纤维增强复合材料在土木工程中的应用
摘要
纤维增强复合材料是一种新型材料，具有强度高、质量轻等诸多优势，且具有良好的耐腐蚀性和耐疲劳性。纤维增强复合材料能实现对钢筋腐蚀的有效处理，且能实现混凝土结构耐久性能的大幅度提高。本文简述了纤维增强聚合物筋混凝土梁正截面抗烈度计算以及承载力计算，浅析了纤维增强复合材料的耐久性特点，探究了纤维增强复合材料在土木工程中的应用，以期为纤维增强复合材料的应用提供借鉴。
关键词：纤维增强复合材料；土木工程；混凝土
引言：在混凝土结构中，呈碱性的混凝土在诸多侵蚀因素的不良影响下，其钢筋保护会逐渐丧失，进而导致大幅度混凝土结构的耐久性。同时，混凝土内部钢筋锈蚀会严重损害混凝土结构质量。因此，在土木工程中，采取有效技术措施和方法加强对钢筋的有效保护，并切实保障混凝土结构的耐久性和质量具有至关重要的意义。纤维增强复合材料具有较强的抗裂度和承载力，且具有显著的耐久性优势，在土木工程中得到了日渐广泛的应用。
第一章：纤维增强聚合物筋混凝土梁正截面抗裂度计算
1、纤维增强聚合物混凝土梁正截面抗裂度计算方法
纤维增强聚合物筋混凝土梁正截面在濒临开裂状态时，可采用下式对开裂弯矩进行计算：
s t c f cr W f M M M =+= （1）
在上式中，f M 表示纤维增强聚合物筋所承受的实际弯矩；c M 表示的是混凝土所承受的实际弯矩；t f 表示的是混凝土所呈现的峰值实际拉应力；s W 表示的是对混凝土梁相应受拉区域所具备的塑性变形产生的影响进行综合考虑的纤维增强聚合物筋混凝土梁正截面所呈现的弹塑性实际抵抗矩[1]。
当对塑性系数m γ进行采用来对混凝土梁受拉区域所具备的弹塑性具体发展程度进行反映时，其截面应力大体上呈现出线性分布的状态，其受拉边缘部位所具备的实际应力用t m f γ表示[2]。可采用下式对开裂弯矩进行计算：
t
t m t m cr y I f W f M 00γγ== （2） 在上式中，m γ表示的是混凝土梁截面所具备的抵抗矩实际塑性系数；0W 表示的是对纤维增强聚合物筋进行混凝土转换折算，转换折算之后混凝土梁截面对受力区域边缘产生的实际弹性抵抗矩；0I 表示的是混凝土梁换算截面具备的实际
惯性矩；t y 表示的是混凝土梁受拉区域边缘部位到中心轴的实际距离[3]
。
对上式（1）和上式（2）进行比较，可得出下式： 0/W W s m =γ （3）
2、抵抗矩的表达式
（1）、弹塑性抵抗矩
通过采取综合方法进行比较，应采用以下关系式对混凝土受拉应力应变关系进行表示：
t t f εεσ= 0≤ε≤0t ε )1(00t tu t t f εεεεα
σ---=0t ε≤ε≤tu ε （4） 在上式中，0t ε表示的是与t f 相对应的混凝土峰值呈现的实际拉应变；tu ε表示的是混凝土所具备的极限拉应变；α表示的是一个系数[4]。
遵循上式（4）表示的混凝土受拉应力应变关系，可得出纤维增强聚合物筋混凝土梁处于开裂状态情况下截面呈现的实际应力分布如下图1所示：
图 1 纤维增强聚合物筋混凝土梁处于开裂状态情况下截面呈现的实际应力分布图
①、受压区高度0x
对上图1进行观察分析，可得出受压区距离中性轴y 部位混凝土的实际应力
σ可用下式进行表示：
y x h f y x h f t t
t tu 000/-=-=γεεσ （5）
在上式中，0/t tu εεγ=
可对受压区混凝土具备的合力D 、受拉区上半部混凝土具备的合力1T 、受拉区下半部混凝土具备的合力2T 以及受拉纤维增强聚合物筋具备的拉力f T 构建关系式[5]。根据静力平衡条件f T T T D ++=21，可得受压区高度0x 可用如下方程式进行表示：
t f t t t f x h x h A n a f x h b f x h b x h f x b 0
00000202)1)(2()(2)()(2--+---+-=-γγγγγ （6） 对上述方程式进行化简可得到如下式子：
A
AC B B x 2420-+-= 在化简所得的式子中，)]1)(2(1[2--+-=γγa A
f A n b
h a B 22)]1)(2(1[2γγ+--+= 0222)]1)(2(1[h A n b
h a C f γγ---+-= 在上式（6）中，c f E E n /=；0h 表示的是混凝土梁截面所具备的有效高度；f A 表示的是纤维增强聚合物筋横截面所具备的具体面积；f E 表示的是纤维增强聚合物筋所具备的实际弹性模量；c E 表示的是混凝土所具备的初始弹性模量[6]。 ②、开裂弯矩cr M
受压区混凝土所具备的内力、受拉区上半部分及下半部分混凝土所具备的内力均对中性轴分别取矩，则混凝土承受的实际弯矩可用下式表示：
t c f x h b C x h b x h x b M ])(3)()(3[20122
0030-+-+-=γ
γ （8） 在上式中，]1)2(3)23)(1([2)1)(2(1γ
γγγγ+-----=a a a C 纤维增强聚合物筋所具备拉力对中性轴进行取矩可得下式：
t f f f f x h x h A n x h T M 02
0000)()(--=-?=γ （9）
将上式（8）和上式（9）代入上式（1）中可得：
2002020030)()(132)()(3x h x h A n x h b C x h b x h x b W f s --+-+-+-=γγγ （10） 对上式（10）进行分析可知，系数α和系数γ的实际取值对于开裂荷载的计算值具有较大的影响。对钢筋混凝土梁抗裂度的计算方法进行参考，当系数γ的取值为2时，α的值在0.7—1.0的范围之间时，开裂荷载所得的计算值与相应
的试验值具有较高的吻合程度[7]。
（2）、弹性抵抗矩
将纤维增强聚合物筋混凝土截面进行对单一混凝土截面的换算，对单一材料混凝土截面所具备的弹性抵抗矩进行计算。对图1进行观察分析可知，受压区以及受拉区对于混凝土梁截面中性轴具有相等的面积矩相，可用下式对受压区高度c x 进行表示：
f
f c A n bh h A n bh x )1()1(2102-+-+= （11） 进而可知，纤维增强聚合物筋混凝土梁换算截面所具备的惯性矩可用以下式子表示：
20330)()1(])([3
c f c c x h A n x h x b I --+-+= （12） 因此，c
x h I W -=00 （3）、相关结论
综上所述，对纤维增强聚合物筋混凝土梁而言，其实际配筋率会影响其开裂弯矩，但呈现出的影响相对较小。当纤维增强聚合物筋混凝土梁其截面呈现开裂状态时，纤维增强聚合物筋相对于钢筋而言，具有较小的作用，纤维增强聚合物筋混凝土梁可采取1.15作为其塑性系数的具体取值[8]。通过上式（4）对混凝土梁截面受拉区所具备的拉应力的具体分布情况进行反映，可构建纤维增强聚合物筋混凝土梁正截面抗裂度的计算方法。
第二章：纤维增强聚合物筋混凝土梁正截面承载力计算
2.1纤维增强聚合物筋率对极限承载力的影响
对部分纤维增强聚合物混凝土梁进行极限弯矩的试验，所得试验数据如下表1所示：
上表中'c f 表示的是混凝土圆柱体抗压强度，通过式子/'c cu f f =0.83可对之进行换算，使之成为混凝土立方体抗压强度。对纤维增强聚合筋所具备的配筋率以及极限承载力之间的关系进行分析，需对系数u α进行引入，以实现对混凝土强度所造成影响的有效消除，该系数可用如下式子进行定义表示：
c
ex u u f bh M 20.=α 在上式中，ue M 表示的是基于试验数据所得的极限弯矩；b 表示的是混凝土梁截面的实际宽度；0h 表示的是混凝土梁截面所具备的有效高度；c f 表示的是所具备的棱柱体轴心的实际抗压强度，对之作如下取值：cu c f f 76.0=。
当纤维增强聚合筋混凝土梁的配筋率限制在一定范围之内时，所能承受的极限承载力与其配筋率呈现出正比例关系，随着配筋率的逐渐增大，纤维增强聚合筋混凝土所能承受的极限承载力也越大，同时，受压区的实际面积也将逐渐增大
[9]。
2.2极限承载力计算模型建立
类似于钢筋混凝土梁的破坏形式，纤维增强聚合筋混凝土梁正截面也具备超筋、少筋和适筋三种形式的受弯破坏。纤维增强聚合筋混凝土所采用的材料，诸如纤维增强聚合筋以及混凝土均是常见的脆性材料，相应地其受弯破坏也呈现出显著脆性的相关特点。纤维增强聚合筋混凝土构件产生破坏，通常是因为其受拉区部位的混凝土在压力作用下出现破碎，纵向受力纤维增强聚合筋通常不会产生变形，这是由于纤维增强聚合筋承受了全部的截面拉应力，在拉力剧增的情况下，筋材极易出现拉断。对混凝土梁和纤维增强聚合筋混凝土梁的破坏形式进行分析可知，二者在破坏形式上都呈现出脆性破坏特征，但混凝土梁在受压破坏时，会呈现出塑性变形的相关特点，产生部分裂缝预兆，且在受压破坏的情况下，混凝土构件通常产生较小的挠度以及裂缝宽度。因此，可将混凝土受压破坏情况，或者是纤维增强聚合筋受拉破坏情况作为依据设计纤维增强聚合筋混凝土梁。为实现与现行混凝土结构设计相关规范的有效衔接，本文将以纤维增强聚合筋受拉破坏为依据，对其受弯构件所能承受的极限承载力进行研究。
遵循混凝土结构设计的相关原理，对纤维增强聚合筋混凝土梁进行设计，需
对纤维增强聚合筋名义屈服强度概念进行引入。对现有混凝土受弯构件的相关计算方法进行参照，对纤维增强聚合筋名义屈服强度进行假设，对纤维增强聚合筋
的受拉应变进行有效控制，对构件实施适筋梁破坏设计[10]。对强度以及延性等各
项因素进行综合考虑，采用下式对纤维增强聚合筋名义屈服点进行定义：
u u f σλσλ=
在上式中，λσf 表示的是纤维增强聚合筋名义屈服点强度；u λ表示纤维增强聚合筋所具备的强度折减具体系数；u σ表示的是纤维增强聚合筋所具备的极限强度。
1、纤维增强聚合筋的应力应变关系以及混凝土等效矩形应力图系数
对试验结果进行分析可知，纤维增强聚合筋的应力应变呈现出显著的线弹性关系，可采用如下关系式进行表示：
f f f E εσ= 0≤ε≤u ε
在上式中，f E 表示的是纤维增强聚合筋所具备的受拉弹性模量；u ε表示的是纤维增强聚合筋所具备的受拉极限应变。
根据f f f E εσ= 0≤ε≤u ε，可的名义屈服应变为f f E /λλσε=。
将截面应变假设为呈现直线分布状态，且忽略对拉区混凝土相关作用的考虑，则混凝土受压应变关系可采用下式进行表示：
])(2[20
00εεεεσσ-= 0≤ε≤0ε （2.1） 0σσ=0ε≤ε≤cu ε
在上式中，0ε表示的是当混凝土压应力达到c f 时，相应的混凝土压应变，当计算所用的0ε值在0.002以下时，应对之取值为0.002；=0σ 1.1c f ；cu ε表示的是纤维增强聚合筋混凝土梁在非均匀受压状态下呈现出的混凝土极限压应变，对钢混结构的相关处理方法进行借鉴，可根据u ε=0.0033-（50,-k cu f ）×10-5来求解混凝土的极限压应变。当计算所用的cu ε的值在0.0033以上时，应对之取值为0.0033。k cu f ,表示的是混凝土立方体实际抗压强度标准值[11]。
为增强计算的简便性，当纤维增强聚合筋混凝土梁所承受的承载力达到极限状态时，可采用等效矩形应力图对受压区混凝土相应的应力曲线分布图进行代替。等效，其含义是指两个图形的不仅具有相等的混凝土总压应力，还要具有相同的总压应力相关作用位置。1a 表示等效矩形应力系数、1β表示受压区高度系
数，1a 、1β等具体值由混凝土受压应力应变关系所决定。当按照上述公式（2.1）对混凝土受压应力应变关系进行计算时，有下列式子：
cu
cu cu εεεεεεβ31)(6132102
001-+-= （2.2a ） ]1[1
011cu
a εεβ-= （2.2
b ） 当纤维增强聚合筋混凝土梁截面在均匀受压状态下，对0ε取值为0.002，对cu ε取值为0.0033。当纤维增强聚合筋混凝土梁截面在非均匀受压状态下时，可按照上式u ε=0.0033-（50,-k cu f ）×10-5对混凝土极限压应变进行计算[12]。当计算值在0.0033时，对之取值0.0033。
（二）单筋、双筋矩形截面承载力基本计算公式
1、单筋矩形截面承载力基本计算公式
单筋矩形截面，是指只将纵向受力纤维增强聚合筋在截面受拉区进行配置。 纤维增强聚合筋混凝土梁截面在呈现破坏状态之前，尚保持静力平衡的相应状态，在水平轴方向上，合力呈现为零。
∑=,0x f f x A b a λσσ=01
对混凝土受拉区所含纵向纤维增强聚合筋所具备的合力作用点进行取矩，有 )2/(001x h bx a M u -≤σ或者)2/(0x h A M f f u -≤λσ
2、双筋矩形截面承载力基本计算公式
对纤维增强聚合筋以及钢筋双筋矩形截面量进行设计，在纤维增强聚合筋混凝土梁相应的受压区部位对钢筋进行布置，在相应的受拉区部位对纤维增强聚合筋进行布置。当纤维增强聚合筋混凝土梁受压区部位钢筋的具体应力与屈服强度相同时，可用以下公式对强度进行计算：
f f s y A A f bx a λσσ=+''01
)()2/('0''001s S y u a h A f x h bx a M -+-≤σ
在上式中，'S A 表示的是纤维增强聚合筋混凝土梁受压部位钢筋的具体面积；
'y f 表示的是纤维增强聚合筋混凝土梁受压区钢筋的具体屈服强度；'s a 表示的是纤维增强聚合筋混凝土梁受压区边缘到纵向受力钢筋合力作用点的实际距离[13]。
第三章：纤维增强复合材料耐久性
3.1纤维材料特性
3.1.1碳纤维材料特性
碳纤维具有类似于石墨晶体的内部结构，呈现出较高的强度和良好的模量。碳纤维具有良好的化学性能，具体体现在两方面：（1）氧化性。在400℃以上的温度环境中，碳纤维会发生显著的氧化反应。因此，在空气环境下，相对于玻璃纤维，碳纤维具备的耐热性能相对较低。采用30%的磷酸对模量较高的碳纤维进行抗氧化处理之后，其抗氧化性显著提高。（2）耐腐蚀性。在常温环境下，碳纤维的化学性能较为稳定，具有良好的耐腐蚀性和耐酸碱性[14]。
3.1.2玻璃纤维材料特性
玻璃纤维通常具有两部分强度损失，一部分是可逆强度损失，一部分是不可逆强度损失。使用水对玻璃纤维进行浸泡，会产生相应的物理作用，导致玻璃纤维的部分强度损失，此类损失属于可逆的轻度损失，经相关干燥处理，即可恢复所损失的部分强度。玻璃纤维遇水发生反应，也会导致玻璃纤维的部分强度损失，此类损失属于不可逆损失，且这部分强度损失无法恢复。通常，玻璃纤维具有良好的耐腐蚀性，玻璃纤维中含有的碱越多，其耐久性越差。
3.1.3芳纶纤维材料特性
芳纶纤维材料具有较高的商业化水平，在实际中应用极为广泛。常见的芳纶纤维有两类：（1）对位芳香族聚酰胺纤维。此类芳纶纤维具有较高的强度，且韧性良好，具有显著的抗疲劳性。同时，此类芳纶纤维具有较高的熔点，不易燃烧，稳定性显著。（2）间位芳香族聚酰胺纤维。此类芳纶纤维具有良好的绝缘性和较小的导热系数，呈现出显著的耐高温及耐腐蚀性，且具有良好的抗电磁性，但缺乏较高的强度和模量，难以将之作为增强纤维在复合材料中运用。
3.2基体材料特性
3.2.1基体材料基本组分及作用
（1）、基体材料的基本组分
基体材料最重要的组成部分是聚合物，聚合物直接影响复合材料的各项性能。基体材料中常用的树脂主要是热固性、热塑性树脂。树脂的使用能有效防止各类腐蚀对纤维的侵害，且能实现对剪力的良好传递。其中，最常用的热固性树脂是酚醛树脂。此类树脂在高压环境下可实现固化，树脂固化之后呈现出显著的耐高温性、耐腐蚀性。但此类树脂材料呈现出显著脆性，很少在碳纤维增强复合材料中应用。
3.2.2基体材料的作用
在复合材料中，基体将复合材料受力对纤维进行传递，实现了对材料荷载的承受及传递。纤维依赖基体支撑对压力进行承受，另外，基体实现了对纤维弯曲的有效承受。在复合材料中，基体对于保护纤维，避免各种腐蚀对纤维的侵害具有至关重要的作用。基体对于复合材料的部分性质具有决定性影响。
1、基体材料性能
（1）、力学性能
基体强度受到分子作用力的决定性影响。基体材料存在一定缺陷，当材料应力尚未达到理论强度时，材料缺陷部位即达到强度限值，导致材料破坏及性能丧失。基体材料能实现对纤维的应力传递。在受拉情况下，基体相对承载较少的荷载，主要由纤维对荷载进行承受，基体在受拉情况下具有较强的黏结力和弹性模量。
（2）、耐腐蚀性能
化学物质会对数字形成渗透，造成高聚物出现溶胀；在化学反应下，树脂主价键会发生裂解等。上述反应均会大幅度降低树脂性能。通常，树脂交联度越大，
其耐腐蚀性越强。因此，要强化对热固数字的固化控制，避免过低的固化程度对树脂耐腐蚀性能造成严重不良影响。
（二）腐蚀机理
1、碱环境下纤维增强复合材料的腐蚀机理
在化学作用下，树脂内部化学键遭受破坏，进而破坏树脂整体结构，造成树脂性能大幅度下降。因此，树脂所具备的化学结构对其耐腐蚀性具有决定性影响。在物理作用下，基体对各类介质进行吸附，会由于溶解、溶胀等影响破坏树脂整体结构，并大幅度降低其性能。
2、酸环境下纤维增强复合材料的腐蚀机理
在温度濒于80℃的酸性环境下，纤维增强复合材料会出现性能退化。因此，不适合在高温潮湿的工程环境下对纤维增强复合材料进行使用。纤维增强复合材料会对环境水分进行吸收，产生化学反应。在初期的化学反应过程中，树脂材料会与氯离子产生醚键化学反应，增加试件材料质量。
3、在酸碱环境下纤维增强复合材料的力学性能
另外，在碱性较强的环境下，纤维增强聚合筋的耐久性及抗拉强度会出现大幅度下降。纤维增强复合材料主要由纤维对荷载进行承担，纤维具有相对稳定的化学性质，且在酸碱环境下，不会与之发生化学反应。在酸碱环境下，树脂会与之发生化学反应，产生膨胀，进而导致树脂与纤维二者之间粘结性能的破坏，导致材料力学性能的相对下降。酸碱溶液会逐渐加剧腐蚀树脂材料，导致材料强度下降。
（三）与钢筋耐久性对比
1、腐蚀对钢筋强度的影响
钢筋在化学侵蚀等的影响下，会产生电化学反应，导致钢筋强度下降。钢筋腐蚀会造成钢筋平均截面出现减少，并改变钢筋化学结构及性能。另外，不均匀的腐蚀会导致钢筋应力腐蚀。
2、腐蚀对钢筋延性的影响
在腐蚀时间及条件相同的情况下，在初期腐蚀阶段，热轧HPB235级钢筋对腐蚀呈现出较高的敏感性，且会导致钢筋延性的较快降低。相反，热轧HRB400级钢筋对腐蚀缺乏较强的敏感性，且钢筋延性以较慢速度降低。
第四章：在土木工程中的应用
4.1纤维增强聚合筋在岩土工程中的应用
纤维增强聚合材料具有显著的耐腐蚀性，可将纤维增强聚合筋作为拉杆，实现对岩土工程的有效加固。碳纤维及芳纶纤维聚合筋具有较强的抗拉强度和耐腐蚀性，可利用碳纤维及芳纶纤维聚合筋对岩土工程进行有效锚固。
4.1.1碳纤维增强聚合物筋锚杆的应用方法
①在岩土工程中对碳纤维增强聚合筋锚杆进行合理布置，使之在工程结构中对拉力进行承受。②遵循相关岩土锚固理论对锚杆直径及根数进行计算，对混凝土粘结性等因素进行综合考虑，对锚杆总长以及锚固长度进行确定。
1、纤维增强聚合筋在桥梁工程中的应用
纤维增强聚合筋具有较强的强度和抗拉能力，在桥梁工程中得到了广泛应用。在桥梁工程中，通常将纤维增强聚合筋对桥梁截面的受拉区域进行布置，实现纤维增强复合筋抗拉能力的充分发挥。
（1）、纤维增强聚合筋在桥梁工程中的应用方法
①对处于竖向荷载作用下的桥梁结构弯矩进行计算。②对截面尺寸、受压区
钢筋的具体直径、混凝土实际等级、纤维增强聚合筋的强度等进行科学选择，并利用相关公式，对纤维增强聚合筋截面面积进行计算。③依据纤维增强聚合筋截面面积确定具体直径及聚合筋根数。④遵循混凝土结构相关计算理论，对其他承载力进行科学设计。
第五章：在土木工程加固中纤维增强复合材料的应用
5.1碳纤维增强聚合布在混凝土结构中的应用
5.1.1、应用范围
碳纤维增强聚合布具有较强的耐久性和抗拉强度，在缺乏良好承载力，难以满足建筑承载力相关要求的建筑中，碳纤维增强聚合布得到了广泛应用。同时，在建筑工程施工阶段，对碳纤维增强聚合布进行使用，能有效加强建筑工程结构的稳定性和安全性。
5.1.2、应用过程存在的问题及解决方法
在建筑工程施工阶段，对碳纤维增强聚合布进行应用，无需借助重型施工机械，且不易受施工空间的限制，但也存在一些问题：①对强度不同的建筑工程部件进行加强，所需的碳纤维增强聚合布具体粘贴量不同，粘贴量过大会阻碍碳纤维增强聚合布对抗拉强度优势的充分发挥。②在对建筑工程混凝土构件畸形加固时，碳纤维增强聚合布与混凝土极易产生剥离。
对于问题①，要对建筑工程部件荷载进行确定，并结合建筑工程抗拉强度的具体要求，遵循混凝土构件承载力的相关计算方法，对所需碳纤维增强聚合布的准确数量进行确定。对于问题②，要在施工前期，以混凝土的实际等级为依据，对粘结剂进行合理选择，实施对碳纤维增强聚合布的粘贴施工。
结束语：
综上所述，纤维增强复合材料具有显著的脆性和抗拉强度，其应力与应变呈现出线性关系。纤维含量对复合材料的强度具有决定性的影响。纤维增强聚合筋配筋率对于开裂弯矩不会造成较大影响。在纤维增强聚合筋配筋率的一定范围内 , 配筋率越大 , 承载力随配筋率的增大而增大。纤维增强复合材料具有显著的耐腐蚀性和耐酸碱性，对于提高建筑工程结构耐久性具有重要影响。纤维增强复合材料在岩土工程锚固以及桥梁工程中得到了日渐广泛的使用，碳纤维增强聚合布在工程加固中的应用具有良好的加固效果，但要对粘结剂进行合理选择。
参考文献
[1]高娜. 纤维增强复合材料在土木工程中的应用[D]. 西安工业大学, 2012.
[2]陈明宪, 方志. 纤维增强复合材料在土木工程中的应用研究[C]// 全国桥梁学术会议. 2004:1-5.
[3]曹国辉, 汪子鹏, 王志宏,等. 纤维增强复合材料在土木工程中的应用研究[J]. 湖南城市学院学报(自然科学版), 2011, 20(4):1-5.
[4]袁弢. 纤维增强复合材料在土木工程中的应用和研究[J]. 中国高新技术企业, 2008(13):138-139.
[5]王佳. 浅谈纤维增强复合材料在土木工程中的应用[J]. 新教育时代电子杂志:教师版, 2016(29).
[6]王旭, 晏雄. 纤维增强复合材料的特点及其在土木工程中的应用[J]. 玻璃钢/复合材料, 2005(6):55-56.
[7]郑强, 张德海, 刘新强. 纤维增强复合材料在土木工程中的研究与应用
[C]// 中国老教授协会土木建筑. 2011.
[8]宋岩升, 赵颖华, 黄鹤. 纤维增强复合材料在土木工程中的研究与应用
[C]// 全国复合材料学术会议. 2002.
[9]叶列平, 冯鹏. 纤维增强复合材料在土木工程结构中的应用与发展[C]// 中国科协青年学术年会. 2004.
[10]李宏男, 赵颖华, 黄承逵. 纤维增强复合材料在土木工程中研究与应用
[C]// 全国土木工程用纤维增强复合材料. 2002.
[11]李义, 费传军. 纤维增强复合材料(FRP)筋在土木工程中的应用[J]. 玻璃纤维, 2005(3):14-16.
[12]颜录科, 寇开昌, 哈恩华,等. 纤维增强复合材料在土木建筑工程中的应用研究与进展[J]. 中国塑料, 2004(4):1-5.
[13]王彦. 复合材料在土木工程中的发展与应用[J]. 工程技术:全文版, 2016(8):00014-00014.
[14]王全凤. 纤维增强复合材料(FRP)在结构加固中的应用[J]. 三明学院学报, 2007, 24(4):361-363.
复合材料的发展和应用 复合材料的发展和应用 具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候 论文格式论文范文毕业论文 全球复合发展概况复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电气、、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。另外，纳米技术逐渐引起人们的关注，纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。树脂基复合材料的增强材料树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。 1、玻璃纤维目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道
的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维，是比较理想的耐热防火材料，用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件，大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止，我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中，只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平，且拥有自主知识产权，形成了小规模的产业，现阶段年产可达500吨。 2、碳纤维 3、芳纶纤维 20世纪80年代以来，荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场，年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高，因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件（如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等）、舰船（如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等）、汽车（如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等）以及耐热运输带、体育运动器材等。 4、超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。 5、热固性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的，主要有长纤维增强粒料、连
浅谈热塑性复合材料在汽车上的应用 本文阐述了热塑性复合材料在汽车上的应用。 标签：热塑性；复合材料；汽车 热塑性复合材料是以热塑性树脂为基体的复合材料。常用的热塑性树脂有聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺和聚砜等。主要的增强纤维是短玻璃纤维、碳纤维、织物纤维及其他充填物，一般纤维体积含量约为20%～30%，最大可达到40%～55%。大多数情况下，纤维及充填物无方向随机排布。纤维的主要增强效果是提高强度和耐磨性，改善基体的耐热性和蠕变抗力，使用玻璃纤维和碳纤维增强的热塑性树脂，其拉伸强度和抗弯模量可提高2倍至6倍，但冲击强度有所降低，广泛用于汽车工业、化工、电子及航空工业。 随着热塑树脂基复合材科学技术的不断成熟以及可回收用的发展，该品种的复会材料发展较快，欧美发达国家热热塑性复合材料已占到树基复合材料总量的30%以上。 1.在汽车外饰件上的应用 汽车外饰主要指汽车前后保险杠、汽车车身裙板、进气格栅、散热器面罩、外侧围、扰流板、防擦条、车门外开手柄、前后风挡玻璃等等。 在以往汽車外饰中经常使用的材料一般是热固性材料，这种材料的废弃件和边角余料经常是通过掩埋或者焚烧进行处理的，这样的处理方式会造成环境的污染问题。但是使用热塑性材料则不会出现些类似问题，热塑新材料不仅可以进行循环利用，还具有密度低、成本低、生产效率高等特点。在生产中使用这一材料代替金属材料或者是热固性材料可以实现轻量化的设计和生产，所以这种材料在汽车中的使用范围越来越广。 在过去的一段时间内，没有使用热塑性材料是因为其无法进行喷涂，而且表面的质量较差，使其无法再外饰件中广泛使用。但是经过新兴技术的不断研发，使其在外饰件中的使用成为可能，而且逐渐成为热门。 戴姆勒福莱纳车型的挡泥板和保险杠采用了30%长玻纤增强PP材料，解放J6的保险杠支架采用了40%长玻纤增强PP材料。 2.在汽车内饰件上的应用 汽车内饰系统是汽车车身的重要组成部分，而且内饰系统的设计工作量占到车造型设计工作量的60%以上，远超过汽车外形，是车身最重要的部分之一。 汽车内饰主要包括以下子系统：仪表板系统、副仪表板系统、门内护板系统、
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/92486045.html, 复材零件修补方法探索 作者：武彬彬 来源：《科技风》2017年第07期 摘要：随着对飞机性能要求的不断提高，复合材料零件将更加广泛的应用于飞机的各个结构中。已经迅速发展为继铝合金、钛合金之后的又一航空结构材料。但是复合材料零件固然有很多优点，但是，复合材料零件的缺陷修补一直是制约复合材料零件发展的制约条件之一。本文对复合材料零件在实际使用过程中常见的缺陷进行了分类分析，对修补方法进行了初步的研究，为其制定合适的修补方法，减少浪费，降低复合材料应用成本。 关键词：复合材料；缺陷；修补 复合材料零件加工制造过程不同于金属零件，在成型过程中，装配过程中，使用过程中均会出现不同的缺陷。在生产实践中，即使是经过研究和试验制定的合理工艺，在结构件的制造过程还可能产生缺陷，引起质量问题，严重时还会导致整个结构件的报废，造成重大经济损失。因此，研究复合材料，尤其是国产碳纤维复合材料结构件的缺陷分类及维修方法是目前迫切需要解决的问题。 随着我国飞机数量的增加和换代速度的加快，复合材料用量也越来越大，修补的重要性也就越来越凸显。但是，国内在修补方面还是参考国外的一些文献和资料，照葫芦画瓢。而且目前国内对复合材料零件的修补还是没有进行验证，产品设计对此领域还是持保守状态。 对复合材料结构提出的修补要求主要有： ①恢复结构的70%承载能力和使用功能，即恢复结构的基本完整性； ②修理后重量不能增加太多； ③尽量保证原结构外形。 一、缺陷类型 根据目前国内复合材料制件结构及形成时段状态，缺陷存在的类型可以分为以下几类： ①实体层压板缺陷类型：零件分层、贫胶、皱折、鼓包、分层、杂质、打磨过分或伤及纤维的损伤、边缘分层损伤等缺陷。 ②针对复合材料蜂窝夹层件的缺陷类型：蜂窝芯格压缩、蜂窝芯凹陷、芯子与蒙皮分层等缺陷。
复合材料在土木工程中的发展与应用 伴随着社会科学技术和社会经济的飞速前进，我国现代化建设进程不断推进，土木工程建设行业得到了快速发展。建设企业不断引入新技术、新材料以提升工程建设效率和建设质量，降低工程施工成本。复合材料作为一种新型的建筑材料，在土木工程中的应用也有了十分迅猛的发展。因此，本文对复合材料在土木工程中的发展与应用进行了简要论述。 标签：复合材料；土木工程；发展；应用 复合材料即纤维增强复合材料，在国际上用英文缩写FRP表示，它是一种通过特定的加工工序将等高性能纤维与树脂机体进行复合而形成的新型结构材料，其中主要的高性能纖维有碳纤维、玻璃纤维、芳纶、玄武岩纤维等。复合纤维有着密度小、易塑性、强度高、抗腐蚀等优异性能，在土木工程建设中与钢筋、混凝土等传统建筑材料共同使用，能够有效补充传统材料的不足，降低工程成本投入的同时提升土木工程的建筑质量，资源利用率较高。利用复合材料进行施工建设已经成为土木工程的主流发展趋势。 1复合材料在土木工程中的发展 随着科学技术的不断进步，复合材料在土木工程中的应用也有了较大的发展。我国20世纪中期开始了将复合材料应用于土木工程方面的探索，其发展可大致分为四个阶段。到20世纪70年代为第一阶段，对纤维增强复合材料在结构工程中的应用进行研究，并大量投入使用；到20世纪末为第二阶段，我国的复合材料发展迅速，成效显著，典型的代表工程是瑞士的Ibach桥；到20世纪末为第三阶段，我国土木工程施工中，复合材料的用量增长迅速，使用总量超过了500吨。随着社会科学技术和社会经济的飞速前进，我国复合材料在土木工程中的应用也有了十分迅猛的发展，实践成果显著。未来，复合材料在土木工程中会得到更广泛、更深入的应用，推动我国建筑行业的快速稳定发展。 2复合材料在土木工程中的应用 2.1工程结构加固补强 使用复合材料对工程结构进行加固补强主要是针对不同的构件，使用对应的方法将FRP附着在构件表面受力，以提升构件的受力能力。在土木工程中主要是使用复合材料实现混凝土结构的粘贴和加固。我国于1998年首次使用FRP进行工程加固，为FRP在土木工程中的应用开启了先河，在之后的工程建设中，FRP应用越来越广泛，尤其是在汶川大地震后，FRP材料在震后的结构修复及加固和新建筑的建设中发挥了重要的作用。FRP对土木工程结构进行加固补强的主要方式为：（1）使用FRP布捆绑混凝土柱，增强混凝土的强度，提升混凝土柱的抗震能力，达到加固、提升强度的目的。（2）在建筑物的梁或者板的表面粘贴片状的FRP，使混凝土的密实程度更高，可以有效的预防裂缝，提高混凝土载重
木塑复合材料 摘要：木塑复合材料具有比单独的木质材料和塑料产品更优异的品质，是实木的理想替代品，它的出现可以减少废弃木料和塑料对环境的污染，也适应现代材料复合化发展的规律。本文介绍了木塑复合材料的定义、特点、加工工艺、分类和应用以及未来发展的趋势，并对木塑复合材料的优缺点进行了分析，充分肯定了发展木塑复合材料的必要性和可行性。 关键词：木塑；性能；加工工艺；分类；应用；发展趋势 随着森林资源的减少，木材供应量逐渐下降，已不能满足人们的生产生活需要。同时，塑料制品废旧物的处理也日益成为一个急待解决的环境问题。一种新型材料——木塑复合材料成为木材的理想代用品。木塑复合材料系使用木粉或植物纤维超高份额填充热塑性塑料树脂或热塑性塑料再生料，添加部分相关改性剂，经挤出成型为板材、型材、管材而成。此类产品可替代相应木制品，人们由此可节约大量的森林资源，处理掉大量的废旧塑料及木材加工中产生的废弃木粉，故可大大有利于保护并改善生态环境，是符合2l世纪发展方向的环保型化工新材料。 1 木塑复合材料定义及特点 1.1 木塑复合材料的定义 木塑复合材料是以锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸杆等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用、涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的基础性材料，目前国内外对此称谓不一，也有将其称之为：塑木、环保木、科技木、再生木、聚合木、聚保木、塑美木或保利木，英文名称：Wood-Plastic Composites,缩写为WPC。一般说来，以生物质材料为基添加一定比例的塑料原料制成的材料，或以塑料原料为基添加一定比例的生物质材料制成的材料，均可称为木塑复合材料。 1.2 木塑复合材料的特点： (1)原料资源化，其生物质材料部分基本分为废弃物利用，来源广泛，价值低廉；塑料组分要求不高，新、旧料或混合料均可，充分体现了资源的综合利用和有效利用； (2)产品可塑化，木塑产品为人工整体合成制品，可根据使用要求随机调整产品工艺和配方，从而生产出不同性能和形状的材料，其型材利用率接近100%； (3)应用环保化，木塑材料的木/塑基料及其常用助剂均环保安全，无毒无害，其生产加工过程中也不会产生副作用，故对人体和环境均不构成任何危害； (4)成本经济化，即木塑制品实现了低价值材料向高附加值产品的转移，不仅维护费用极低，而且产品寿命数倍于普通天然木材，综合比较具有明显的经济优势； (5)回收再生化，即木塑材料的报废产品及回收废品均可100%的再生利用，且不会影响产品使用性能，能够真正实现“减量化、再生化、资源化”的循环经济模式。
第37卷第3期上海师范大学学报(自然科学版)Vol.37,N o.3 2008年6月J ou rnal of ShanghaiNor m alUn i versity(Natural S ci en ces)2008,J un 碳纤维及其复合材料的发展及应用 上官倩芡,蔡泖华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘要:叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势. 关键词:碳纤维;复合材料 中图分类号:O636文献标识码:A文章编号:1000-5137(2008)03-0275-05 碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能.此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1~3].碳纤维既可用作结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用.因此碳纤维及其复合材料近几年发展十分迅速.本文作者就碳纤维的特性、分类及其在复合材料领域的应用等内容进行介绍. 1碳纤维特性、结构及分类 碳纤维是纤维状的碳材料,由有机纤维原丝在1000e以上的高温下碳化形成,且含碳量在90%以上的高性能纤维材料.碳纤维主要具备以下特性:1密度小、质量轻,碳纤维的密度为1.5~2g/c m3,相当于钢密度的1/4、铝合金密度的1/2;o强度、弹性模量高,其强度比钢大4~5倍,弹性回复为100%;?热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千摄氏度的高温突然降到常温也不会炸裂;?摩擦系数小,并具有润滑性;?导电性好,25e时高模量碳纤维的比电阻为775L8/c m,高强度碳纤维则为1500L8/c m;?耐高温和低温性好,在3000e非氧化气氛下不熔化、不软化,在液氮温度下依旧很柔软,也不脆化;?耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀[4~7].除此之外,碳纤维还具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性. 碳纤维的结构取决于原丝结构和碳化工艺,但无论用哪种材料,碳纤维中碳原子平面总是沿纤维轴平行取向.用X-射线、电子衍射和电子显微镜研究发现,真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构,而是属于乱层石墨结构[8],如图1所示.构成此结构的基元是六角形碳原子的层晶格,由层晶格组成层平面.在层平面内的碳原子以强的共价键相连,其键长为0.1421n m;在层平面之间则由弱的范德华力相连,层间距在0.3360~0.3440n m之间;层与层之间碳原子没有规则的固定位置,因而层片边缘参差不齐.处于石墨层片边缘的碳原子和层面内部结构完整的基础碳原子不同.层面内部的基础碳原子所受的引力是对称的,键能高,反应活性低;处于表面边缘处的碳原子受力不对称,具有不成对电子,活性 收稿日期:2008-01-04 基金项目:上海市教委科研基金项目(06D Z034). 作者简介:上官倩芡(1974-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.
·开发与创新· Development and Applications of Carbon Fiber and Its Composites GAO Bo ,XU Zi-Li (Wuhan Textile University ,Wuhan Hubei 430073,China Abstract:This paper introduces performance and features of carbon fiber,briefly overviews the history,including both foreign and domestic.And analyses the properties and applications of carbon fiber composite material,emphasizes the related performance that carbon fiber adds to the metal matrix composites and points out its research prospects.Key words:carbon fiber ;composite ;metal matrix 0引言 碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维,是由有机母体纤维(聚丙烯睛、粘胶丝或沥青等采用高温分解法在1000~3000℃高温的惰性气体下碳化制成的。它是一种力学性能优异的新材料,比重不到钢的1/4,能像铜那样导电,比不锈钢还耐腐蚀,而其复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa 以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa ,也高于钢。碳纤维按其原料可分为三类:聚丙烯腈基(PAN 碳纤维、石油沥青基碳纤维和人造丝碳纤维三类。其中聚丙烯腈基碳纤维用途最广,需求也最大[1]。 1碳纤维的发展史 1.1国外碳纤维的发展历史 20世纪50年代美国开始研究粘胶基碳纤维,1959 年生产出了粘胶基纤维Thormel-25,这是最早的碳纤维产品。同一年,日本发明了用聚丙烯腈基(PAN 原丝
复合材料在土木工程中的发展与应用研究 复合材料在20世纪50年代左右开始兴起，在当时有很多专家对复合材料展开了研究。在当前的土木过程中，复合材料有着十分广泛的应用，具有质量轻、性能优越、耐腐蚀、强度高等优势。因此文章将针对复合材料在土木工程中的发展与应用展开分析。 标签：复合材料;土木工程;发展;应用 土木工程项目的范围十分广泛，在很多施工过程中都需要保证建筑材料的质量符合相关标准。而随着建设行业的不断发展，建筑材料也有着很大的提高和改进。复合材料是当前最为流行的建筑材料之一，具有良好的性能，可以在施工中发挥出现良好的功能性。 1 、复合材料在土木工程项目中的应用发展 1.1、基本概念 随着社会经济水平的不断提升，社会对土木工程建设质量提出更高要求，因此建筑领域的研发力度不断加大，并且涌现出诸多先进的建筑材料，从而满足社会的应用需求。近年来复合材料逐渐出现在人们的视野中，并且在土木工程中得到广泛应用，极大满足建筑领域对材料性能的需求。复合材料是由多种物质混合而成的，主要包括碳纤维、芳纶、玻璃纤维、玄武岩纤维等，这些物质都具有很高的树脂性能和纤维性能，经过混合加工能够显示出巨大的性能优势，主要表现为质量小、重量轻、强度高，而且还具有极高的耐腐蚀性能，因此能够在土木工程中得到广泛应用。现阶段复合材料多用于钢筋混凝土结构的施工过程中，对提高工程质量具有关键作用，随着理论研究和实践应用的不断成熟，复合材料在其他结构工程的施工中也得到有效应用。 1.2、发展历程 复合材料在土木工程中的应用研究可以追溯到20世纪50年代至60年代，当时很多研究人员对民用建筑的复合材料应用进行实践探索，例如英国某教堂的塔尖部分初次尝试利用复合材料建造，建筑人员还在人工天桥上利用复合材料进行施工;20世纪50年代末，我国采用玻璃纤维在混凝土结构中进行施工，使钢筋材料得到有效替代;20世纪80年代，我国进一步加深对复合材料的研究，并且将其应用于雷达天线罩、公路桥的施工，显示出巨大的材料性能优势，极大程度上增强工程的牢固性和稳定性。现阶段复合材料在土木工程中的应用已经相对成熟，因此很多建筑工程中大量使用复合材料，使土木工程的建设水平有效提升。 2、复合材料在土木工程中的应用 2.1、在加固工程项目中的应用
复合材料的发展及应用 随着科学技术迅速发展，特别是尖端科学技术的突飞猛进，对材料性能提出越来越高,越来越严和越来越多的要求。在许多方面，传统的单一材料已不能满足实际需要。这时候复合材料就出现在了这百家争鸣的舞台上。 基本概论 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。此定义来自ISO。在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。从上述定义中可以看出，复合材料是两个或多个连续相与一个或多个分散相在连续相中的复合，复合后的产物为固体时才称为复合材料。所以我们可根据增强材料与基体材料的名称来给复合材料命名，增强基体复合材料。如：玻璃钎维环氧树脂复合材料，可写作玻璃/环氧复合材 料。 分类与性能 按增强材料形态分类可分为（1）连续纤维复合材料；（2）短纤维复合材料；（3）粒状填料复合材料；（4）编织复合材料。按增强纤维种类分类可分为（1)玻璃纤维复合材料；（2）碳纤维复合材料；（3）有机，金属，陶瓷纤维复合材料。在此篇文章中主要讨论以基体材料分类的几种复合材料。1.聚合物基复合材料——比强度，比模量大；耐疲劳性好；减震性好；过载时安全性好；具有多种功能性；
有很好的加工工艺性。2金属基复合材料——高比强度，高比模量；导热，导电性能；热膨胀系数小，尺寸稳定性好；良好的高温性能；耐磨性好；良好的疲劳性能和断裂韧性；不吸潮，不老化，气密性好。此外还有陶瓷，水泥基复合材料，都有与上类似的特点。 基体材料 一：金属材料 选择基体的原则：使用要求，组成特点，基体金属与增强物的相 容性。 结构复合材料的基体：450℃以下的轻金属基体（“铝基和镁基”用于航天飞机，人造卫星，空间站，汽车发动机零件，刹车盘等）；450-700℃的复合材料的金属基体（“钛合金”用于航天发动机）；1000℃以上的高温复合材料的金属基体（“镍基，铁基耐热合金和金属间化合物”用于燃气轮机）。 二：陶瓷材料 陶瓷是金属和非金属元素的固体化合物，其键合为共价键或离子键，与金属不同，它们不含有大量的电子。一般而言，陶瓷具有比金属更高的熔点和硬度，化学性质非常稳定，耐热性，抗老化性皆佳。常用的陶瓷基体主要包括玻璃（无机材料高温烧结），玻璃陶瓷，氧化物陶瓷（MgO，Al2O3，SiO2，莫来石等），非氧化物陶瓷（氮化物，碳化物，硼化物和硅化物等）。 三：聚合物材料
摘要：热塑性复合材料因具有韧性、耐蚀性和抗疲劳性高，成形工艺简单、周期短，材料利用率高，预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展，并逐渐进入航空制造领域。尤其是近年来，在欧盟以及空客、福克航宇等航空制造企业的强力推动下，热塑性复合材料在民机上频频崭露头角，在一些部件上成为热固性复合材料的有力竞争对手。热塑性复合材料如果想继续扩大在民机上的应用，必须进入机体主承力构件，然而，热塑性应用于主承力构件还三个挑战，即原材料成本高，铺放工艺缓慢，以及预浸料粘性问题。 关键词：热塑性复合材料碳纤维机体内饰主承力结构 热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳烃纤维及其它材料增强各种热塑性树脂所形成的复合材料，因具有韧性、耐蚀性和抗疲劳性高，成形工艺简单、周期短，材料利用率高，预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展，并逐渐进入航空制造领域。尤其是近年来，在欧盟以及空客、福克航宇等航空制造企业的强力推动下，热塑性复合材料在民机上频频崭露头角，在一些部件上成为热固性复合材料的有力竞争对手。 1 热塑性复合材料的民机应用潜质 以聚苯硫醚（PPS）,聚醚酰亚胺（PEI）,聚醚醚酮（PEEK）和聚醚酮酮（PEKK）为基体的先进增强热塑性复合材料（TPC），具备高刚度、低加工成本和重新加工能力，拥有良好的阻燃、低烟和无毒（FST）性能，固化周期可以以分钟记，且其成形过程是天生的非热压罐工艺。这些固有属性使其成为轻质、低成本航空结构的理想材料。为西科斯基公司直升机提供大型热塑性复合材料地板的纤维锻造公司提供了如下一组数据：热塑性复合材料比钢轻60%，硬度是其6倍；比铝轻30%；比热固性复合材料强韧2倍；比注射模塑塑料硬5倍；在生产中比板材少60%碎屑。 上述性能特点和数据对比表明，热塑性复合材料是一种天生的航空结构材料，并且在民机应用上拥有巨大的潜质，甚至可能在未来为航空复合材料制造带来一场热塑性革命。 2 热塑性复合材料在民机上的典型应用 目前，热塑性复合材料（TPC）在民机上的应用主要体现在机体结构件和内饰件上，这其中，碳纤维增强PPS的TPC占大多数。 2.1 机体结构件 机体结构件中，TPC主要应用在地板、前缘、控制面和尾翼零件上，这些零件都是外形比较简单的次承力构件。空客A380客机、空客A350客机、湾流G650公务机和阿古斯塔·韦斯特兰AW169直升机都是热塑性机体结构件的应用大户。 空客A380客机上最重要的热塑性复合材料结构件是玻璃纤维/PPS材料的机翼固定前缘。每个机翼有8个固定前缘构件，其中热塑性材料占到了整个用料的三分之二。在固定前缘蒙皮的纤维铺放中，制造商福克航空结构公司选择了先进的超声点焊作为铺放设备的加热系统。
常见飞机蜂窝板损伤形式及修理方法 航空器复合材料中的蜂窝板是由薄而强的两层面板中间胶接蜂窝材料而成的一种新型复合材料，也称蜂窝层合结构(见图1)。其面板选材有金属板、玻璃纤维、石英纤维、碳纤维等；夹心材料主要有芳纶、玻璃纤维、铝合金及发泡型结构。蜂窝可制成不同的形状。飞机上的蜂窝结构是由耐腐蚀夹心、面板、衬垫、隔板（假梁）、边肋等零件胶合而成。面板与夹芯之间用胶膜胶接，蜂窝夹芯用芯子胶和耐腐蚀胶根据实际需要形状施加真空压力后加温胶接成型。 图1 蜂窝夹心板结构 一、航空复合材料蜂窝结构损伤种类 根据航空复合材料蜂窝结构部件在使用过程中可能出现损伤的情况，我们可以大致将胶接蜂窝结构部件的损伤分以下5类： 1、表面损伤 图2 典型表面凹坑 此类损伤一般通过目视检查发现，包括表面擦伤、划伤、局部轻微腐蚀、表面蒙皮裂纹、表面小凹坑和局部轻微压陷等。这类损伤一般对结构强度不产生明显的削弱。 2、脱胶及分层损伤
该损伤是指纤维层与层之间或面板与夹芯之间的树脂失效缺陷，主要通过敲击检查、超声波检测等手段发现。此类损伤一般不引起结构外观变化，大多是在生产过程中造成的初始缺陷，并在反复使用过程中缺陷不断扩展而导致的。脱胶或分层面积过大会引起整体复合材料强度的削弱，应及时予以修补。 3、单侧面板损伤 这类损伤包括单侧面板局部压陷、破裂或穿孔，一般通过目视检查即可发现。该类型损伤能使一侧面板和蜂窝夹芯都受到损伤（表面塌陷），对气动性能和结构强度影响较大。一旦发现该类损伤必须经过修理和检验确认后方能能重新使用。 4、穿透损伤 该类型损伤是指蜂窝部件出现穿透性损伤、严重压陷和较大范围的残缺损伤等。此类损伤对结构性能和强度有严重的影响，根据受损情况立即予以修理或按需更换新件。 5、内部积水 该损伤原因主要由于蜂窝结构边缘或蜂窝材料对接边缘密封不严或密封失效，在长期使用过程中由于雨水渗透、油液浸泡以及水汽冷凝而造成蜂窝夹芯出现积水。虽然一般情况蜂窝内部积水不会造成严重影响；但在冬季日夜气温变化较大的情况下，由于积液结冰膨胀将会会造成复合材料部件内部树脂基体脱胶；同时在积液的长期浸泡下也会使复合材料的树脂基体的胶接强度大幅降低而降低部件的整体性能；特别是各类复合材料制备的舵面、襟翼、翼身整流罩及发动机部件等，均应及时检查其内部蜂窝结构的积水情况并作出相应修理措施。目前该类损伤主要通过红外热成像、X-射线检测仪等手段进行检测。 二、蜂窝结构的检查方式 1、目视检查 目视检查法是使用最广泛、最直接的无损检测方法。主要借助放大镜和内窥镜观测结构表面和内部可达区域的表面，观察明显的结构变形、变色、断裂、螺钉松动等结构异常。它可以检查表面划伤、裂纹、起泡、起皱、凹痕等缺陷；尤其对透光的玻璃钢产品，可用透射光检查出内部的某些缺陷和定位，如夹杂、气泡、搭接的部位和宽度、蜂窝芯的位置和状态、镶嵌件的位置等。 2、手锤敲击法 用于单层蒙皮蜂窝结构。用手锤敲击蜂窝结构的蒙皮，根据不同的声响来判断蜂窝结构是否脱胶。敲击时，注意锤头与蒙皮垂直，力度适当，以能判断故障不损坏蒙皮表面为宜。为使判断准确，可先在试件上试验。敲击回声清脆是良好，沉闷是脱粘。 3、外场在位检测的便携式相控阵超声波C扫描检测系统
试述复合材料在土木工程中的发展与应用 发表时间：2018-06-21T10:09:52.587Z 来源：《基层建设》2018年第11期作者：于海明[导读] 摘要：近年来，随着社会经济的发展与科学技术的进步，使得我国的土木工程向前迈进了一大步，各项目施工中也采用了更为先进和科学的材料与技术，这不仅仅有效提高了我国工程项目的质量，使人们的生命财产安全有了更大的保障，也为我国土木工程事业的建设与发展开辟了一条创新发展的道路。 德州永安置业有限公司 251200 摘要：近年来，随着社会经济的发展与科学技术的进步，使得我国的土木工程向前迈进了一大步，各项目施工中也采用了更为先进和科学的材料与技术，这不仅仅有效提高了我国工程项目的质量，使人们的生命财产安全有了更大的保障，也为我国土木工程事业的建设与发展开辟了一条创新发展的道路。本文在简述的复合材料基本内涵的基础上，分析了复合材料在土木工程中的发展与应用，希望本文能对之后复合材料在土木工程中的应用与发展研究起到抛砖引玉的效果。关键词：复合材料；土木工程；发展一、复合材料的简述复合材料，简称FRP，指的是纤维增强复合材料，例如常使用的玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等等，而复合材料主要是由这些增强纤维材料与集体材料相缠绕、模压或是拉挤等其他工艺形式而形成的复合材料。一般说来，复合材料具有比强度高、比模量大，材料设计性能好，抗腐蚀性及耐久性等特点，也正因如此，复合材料能够满足现代土木工程建设中的多种需要，所以被得到了广泛的运用。 二、复合材料在土木工程中的应用与发展 1. 纤维增强复合材料加固补强。当前，粘贴加固混凝土结构是复合材料加固补强的主要形式，且对于该结构的研究从1991年至今取得了一定的成果。而粘贴加固混凝土结构在实际应用中由主要分为以下几类：其一，复合材料布缠绕加固混凝土柱。该方式主要是通过约束以增强混凝土的变形能力，从而提高混凝土机构的抗震性，同时又可加强高柱的抗剪能力。复合材料布缠绕加固混凝土形式，其实际效用在国内外得到了有效验证，但也在实践应用中发现，复合材料布对混凝土柱的约束效果与其截面有着直接的联系，对一般的矩形截面柱的受压承载力提高十分有限。其二，在梁、板受拉面粘贴复合材料片材，该形式主要是是提高梁板的抗弯承载力，以达到有效控制裂缝的效果。但在实即应用中，该形式也表现出一定的问题。首先，复合材料片材发挥的受拉效果时，梁板的扰度变形已经很大，存在着安全隐患，因而该复合材料片材主要是作为受弯加固的一种安全储备进行使用。其次，原配筋梁的质量会直接影响复合材料片材的受弯加固程度。同时，复合材料片材在受弯加固时，容易产生剥离破坏。其三，对梁柱结构采用复合材料片材包裹或是U型箍包裹，该种加固形式效果显著，但同样受构建原配箍率的影响，且就一般而言，复合材料片材的强度只能发挥到30%左右。以上三种为复合材料加固的中常见形式，但也有利用复合材料布与其他材料相组合进行加固的形式，其方式的选择应具体结合建筑结构的需求。 2. 复合材料筋索和预应力复合材料筋混凝土结构。与传统钢筋材料相比，复合材料筋索的纤维比重大，起重量轻，强度高且具有较好的耐腐蚀性能。正因为复合材料筋索这些优势特点，使得当前部分传统钢筋材料被替代，这也有效避免了传统钢筋材料出现生锈的情况，且有效保护了整个建筑结构的质量，在一定程度上也降低了材料成本。同时，当前某些工程建设的过程中会提出无磁性要求，而复合材料正具有这一无磁性特点，由此看来，复合材料的特性更容易满足现代土木工程建设中的要求。复合材料筋索在土木工程混凝土结构中的使用，可结合不同的使用方法，以提高复合材料筋索与混凝土的粘连性，而当前复合材料筋索又分为以下几种：其一，GFRP 筋。其重要作用是对表面进行沙化处理；其二，CFRP 预应力筋。该类型的复合材料筋索多用于多股之间进行环氧粘接，与钢绞线较为相似；其三，即通过滚花或是压痕处理的复合材料筋；其四，对纤维进行交错编制的复合材料筋。 3. 复合材料组合结构。该结构模式主要是将不同的复合材料制品与、钢筋、混凝土进行组合，以实现优势互补，从而提高工程质量。一般而言，工程施工建设中所采用的复合材料组合结构有以下几种：其一，复合材料管混凝土结构。该类型结构主要是将混凝土填充于缠绕成型的复合材料管之中，而此时的复合材料管也充当着模板的作用，又提升了施工效率。同时，复合材料管混凝土结构具有较好的耐久性，当前在工程的桩、柱结构中得到了较为广泛的使用；其二，复合材料、钢管、混凝土结构。该类型结构主要是在整个构构件的中心位置设置空心钢管，在钢管外面包裹复合材料，并在钢管与复合材料之间适当填充混凝土，这样不仅能有效避免钢管生锈，又能有效增强组合构件的变形和承载能力；其三，复合材料组合梁板。该类型使受弯的复合材料组合结构，主要是通过上部混凝土受压，下部复合材料受拉的形式，同时确保复合材料与混凝土两者协同工作的剪力连接件效用，使组合复合材料优势发挥得更加充分；其四，复合材料、木材组合构件。两者均具有受力点相似的优势，将其进行组合复合材料可作为增强部分，而木材作为填充部分，使其力学性能得到最大限度的发挥。复合材料组合结构相对传统结构，具有耐腐蚀、轻量化、造价低的优势特点，不仅增强了构件的整体性能，且提高了工程的经济效益，因而当前世界范围内都在加强复合材料组合结构的研究，使其更为体系化。 4. 全复合材料结构。复合材料的明显优势使其在土木工程中得到了广泛的应用，而全复合材料结构在使用中主要包括了如下类型：其一，复合材料桥面体系。即在桥梁面板部分直接采用复合材料，以减轻桥身自重，从而延长使用年限；其二，复合材料编织网结构。该类型结构主要是利用复合材料的张拉作用，对其进行编制，以形成新的且更具柔韧性的机构体系，其一般应用与跨度较大的工程结构之中；其三，复合材料杆件空间结构，其实现形式为网架结构，复合材料网架的杆件主体由不同角度层叠粘贴的CFRP片材构成，因而具有重量轻、抗腐蚀性强、温度效应小的特点；其四，复合材料曲面结构。形态多样化的曲面结构不仅成本较低且效能高，为各种建筑形态的实现提供了可能。结语： 综上所述，复合材料因其自身优势特点在现代土木工程中得到了广泛的应用。与此同时，随着社会发展角度的加快，对于复合材料的探究也应进一步深入，以不断提高复合材料技术水平，使复合材料的开发应用更具针对性、实用性与科学性，使复合材料在土木工程建设发展中发挥出更大的作用与价值。参考文献：
复合材料的发展和应用的论文 全球复合材料发展概况 复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。 随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商ppg公司统计，2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200万吨。与此同时，美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国gdp增长率的2倍，达到4%~6%。2000年，美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关，各国的占有率变化很大。总体而言，亚洲的复合材料仍将继续增长，2000年的总产量约为145万吨，预计2005年总产量将达180万吨。 从应用上看，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达万吨，欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达万吨。而在日本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此类产品在2000年的用量达万吨，汽车等领域的用量仅为万吨。不过从全球范围看，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展潜力仍十分巨大，目前还有许多新技术正在开发中。例如，为降低发动机噪声，增加轿车的舒适性，正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板；为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求，发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求，必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时，随着近年来人们对环保问题的日益重视，高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如，用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料，在北美已被大量用作托盘和包装箱，用以替代木制产品；而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。 另外，纳米技术逐渐引起人们的关注，纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。 树脂基复合材料的增强材料 树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。 1、玻璃纤维 目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用林德春潘鼎高健陈尚开 （上海市复合材料学会）（东华大学）（连云港鹰游纺机集团公司） 碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。具有十分优异的力学性能，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。此外，其还兼具其他多种得天独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性,纺织加工性均优良等。因此，碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,被应用于军事及民用工业的各个领域，在航空航天领域的光辉业绩，尤为世人所瞩目。 可以明显看出，在航空航天领域碳纤维的用量有大幅度增加，2006年比2001年增长约40%，2008年增长约76%，2010年和2001年相比增长超过100%。 本文将介绍碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在航空航天领域应用的新进展。 1 航空领域应用的新进展 T300 碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用，目前应用较多的 为拉伸强度达到5.5GPa，断裂应变高出T300 碳纤维的30％的高强度中模量碳纤维T800H 纤维。 （1）军品 碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能，数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量31.5%，减少零件61.5%，减少紧固件61.3%；复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标——结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材。 美国在歼击机和战斗机上大量使用复合材料：F-22的结构重量系数为27.8%，先进复合材料的用量已达到25%以上，军用直升机用量达到50%以上。八十年代初美国生产的单人
探究复合材料在土木工程中的发展与应用 发表时间：2018-11-20T10:04:05.837Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第20期作者：周金超[导读] 本文分析了复合材料在土木工程中的发展与应用，希望能够起到借鉴意义。 摘要：土木工程在不断发展，在其中也应用了新的技术以及材料，人们对复合材料在其中的应用十分注重，其也为我国土木工程发展提供了新的方向，本文分析了复合材料在土木工程中的发展与应用，希望能够起到借鉴意义。 关键词：复合材料；土木工程；发展应用 1复合材料的发展历程最早开始在民用建筑中使用复合材料是在上世纪五六十年代，在1961年应用玻璃纤维符合材料制作成教堂尖顶，这也促进了复合材料的发展，也让越来越多的学者开始对其展开研究，这些都促进了复合材料发展。我国最早开始大量使用纤维增强复合材料是在上世纪八十年代。云南在1972年用GFRP建造了一个雷达天线罩；北京密云在1982年应用FRP建造出了一座公路桥，这也是世界上第一座用这一材料建造出的桥，是一座GFRP蜂窝箱梁型公路桥，桥梁跨径达到了20.7米。至此之后让FRP获得了极大的发展，开始被广泛的应用，是因为其在土木工程中的应用开始，因为其可以让土木工程结构得到有效的加固，这从日本阪神以及美国北岭地震后对工程的修复工作中就可以看出来，其具有很好的加固效果，因此，复合材料的安全性以及经济性获得了土木界的一致认可。 2复合材料在土木工程中的应用 2.1复合材料在土木工程中具有补强与加固作用 复合材料在土木工程应用过程中，所采取的方式多种多样，最主要的方式是将FRP附着在土木工程某些构件表面，从而起到一定的受力作用，其目的是为了增强土木工程材料的受力作用。早在二十世纪八十年代初期，对于复合材料在土木工程中的应用非常的少，几乎鲜为人所知，那时候只用钢筋混凝土的建筑物的内部，一些简单的具有纤维性质的复合材料附着在其内部，这样不仅加固了建筑物，而且还防止因为潮湿使得裸露在外部的钢筋生锈、腐蚀，影响建筑物的坚固性，从而将建筑物混凝土与钢筋结合到一起。碳纤维性复合性材料的出现是在上个世纪九十年代，它不仅在建筑业上有广泛的应用，同时也在桥梁加固方面得到了更好的延伸，随着时代的发展与社会的进步，碳纤维性复合材料的研究范围也不断的被拓展，其在建筑物上的应用和影响也日益提高，其优势性作用也日益彰显。与此同时，从目前我国建筑行业的发展形式上看，FRP技术结构形式也在发生着重大的变化，不仅仅是在建筑物内部粘贴、缠绕，还用于桥梁、地下隧道等，其形式也是千变万化，以不同形式在各种建筑物的各种结构中起到加固的作用，尤其在钢的结构的加工方面的用途首屈一指。 2.2FRP筋索和预应力FRP筋混凝土结构介绍 土木工程中所采用的FRP材料，其纤维占有比重相对比较大，筋度重量相对比较小，并且其强度范围相对比较高，相当于常规钢筋的多倍。FRP纤维材料的耐腐蚀性的特点较为突出，同时也是能够有效的替代钢筋的主要性能之一。在土木工程建设当中，其不仅能够有效的避免出现由于钢筋出现锈蚀，破坏工程结构的现象发生，而且还能有效的节约工程的维修成本，提高工程建筑企业的经济效益。除此之外，FRP材料的非磁性特点也较为突出，并且符合相关工程所要求的无磁性的标准。FRP索在道路桥梁建设工程中有着广泛的应用其能够有效的发挥缆绳的作用，可以作为预应力筋来使用。在上个世纪六十年代，配筋的方式广泛的应用到道路桥梁建设混凝土建设当中，其主要目是利用GFRP的基本性能，有效的避免有些特殊地区受到不利因素的影响，比如说沿海以及部分寒冷地区出现的盐蚀现象。由于GFRP 在价格上相对不是很高，耐久性相对比较强，并且工程施工上相对比较简单，在工程建设中使用的相对比较广泛。近几年，在国内工程建设中，使用的较为广泛的是配套锚夹具、索产品以及FＲP筋等工程施工材料。通过对FRP筋混凝土的研究中不难发现，主要包含以下两方面的内容:第一方面是筋与工程混凝土之间的粘结问题，如果粘结达不到理想中的效果，并且采用不佳的处理方式，其粘结效果发挥不到应有的作用;另一方面利用FRP筋混凝土在力学方面的主要性能，这主要是由于FRP筋所具有的弹脆性的特点，这与传统的混凝土承受力存在方式有所不同，由于其立足点不同，在土木工程建设工程一定要视情况而定。 2.3简要介绍FRP的组合结构 本文所要讲述的FRP组成材料主要指的是将工程建设过程中所使用的钢材料以及工程用的混凝土材料与类型不同的FRP复合材料按照一定的比例进行配置，其目的是为能够土木工程所用的各种建筑材料发挥出自身所特有的优势，这种所形成的结构类型能够有效提高土木工程质量。目前，由于FRP的性能不是很完善，FRP还具有较强的可塑性:(1)分析FRP管混凝土。在土木工程的建设过程中，将混凝土填至缠绕成型的FRP管，从而形成混合性工程构建，这种构建方式，不仅能够有效的发挥FRP管对混凝土的约束性作用，而且还能有效地发挥FRP管的模板型作用，其能够加快工程施工进度，提高建筑施工工程的耐久性能;(2)分析FRP－钢管－混凝土组合构件。在土木工程具体施工过程中，空心钢管设置在建筑构件的中间位置，在构建的外面用FRP材料包裹，并且在其中间添加混凝土。这样工程设计，钢管发挥着承受力的作用，而FRP相当于模板，FRP能够有效的保护钢管，避免钢管出现锈蚀现象，并且能够降低钢管自重以及变形机率;(3)简要分析FRP－混凝土组合梁。FRP－混凝土组合梁主要是借助混凝土组合方式，从而达到混凝土下部拉，上部受压的效果。在FRP－混凝土组合梁的作用下，有效的使用组合梁材料，能够增强材料的利用率，有效提高建筑工程的经济效益。 2.4FRP复合材料结构介绍 由于FＲP在力学方面具有隔热性、绝缘性以及耐腐蚀性等特点，其被广泛的应用到民用工程建设过程中，就目前土木工程的建筑形式上看，FRP结构分为下面几种结构类型:(1)分析FRP桥面体系。在土木工程道路桥梁建设过程中，大多数桥面设计均以FRP复合材料为主，其具有的高性能能够提高道路桥梁对于外部环境的抵抗作用，提高道路桥梁的使用寿命，降低由于工程材料问题而发生工程故障问题。除此之外，以这种新型的建筑材料为主的道路桥梁建设，能够在一定程度上降低桥面的整体重量，增加道路桥梁的稳固性。这种建筑施工结构类型比较适用于具有较大跨度的建筑结构，并且具有比较突出的建筑效果;(2)分析FRP轻质桥梁。对于FRP轻型桥梁，大部分应用在人行天桥的使用过程中，这种设计的全部采用的都是FRP复合材料，有效的降低了桥梁工程整体上部构造重量。与传统的桥梁承受力情况有所不同，第一，FRP复合材料虽然承载能力相对比较强，但是其刚度不大，在土木工程建设中可以采用变形控制的方式;第二，由于FRP的受力特点为线性设计，其变形与承载力成正比，而且在完全破环出现之前，会出现明显的变形状况，进而呈现出比较突然的状态。 3结束语