建筑毕业论文

纤维复合材料在土木建筑工程中的应用
      纤维材料增强混凝土的应用在建筑业中,混凝土是一种不可或缺的材料,它的用量也较大,一般多以钢筋来增强,但由于钢筋本身易受酸碱作用产生腐蚀,从而对混凝土造成破坏,因此有必要寻求新的混凝土产品.纤维混凝土是在对混凝土的创新过程中应运而生的一种产品,最早使用的多为钢纤维、玻璃纤维和维纶增强混凝土.目前使用的较为新型的有碳纤维、芳纶和丙纶混凝土.在纤维增强混凝土中,纤维用来充当增强材料,纤维的本身性能如强度、模量、断裂长度等和纤维在此中的空间结构、体积含量等都决定着混凝土的性能.
      纤维增强混凝土分为短纤维增强混凝土和长纤维增强混凝土.短纤维增强混凝土中的纤维一般切成几毫米至几十毫米长度,随机掺入砂浆基材之中,可以替代或部分替代钢筋.与传统混凝土相比,它的拉伸强度和抗弯强度大,防裂性能好,多用于内外装饰板材和部件.长纤维增强混凝土多采用连续碳纤维、芳纶等制成棒状、网状或三维异型织物,用环氧树脂或乙烯酯树脂制成纤维增强塑料骨架,以替代钢筋构成新型复合混凝土材料,常用作墙板、护墙板和主体建筑物.一般来说,长纤维增强混凝土的性能优于短纤维增强混凝土.
      常用各种不同类型纤维混凝土的特点传统的混凝土结构随着时间的推移,其腐蚀、劣化问题不断发生,其中以钢材锈蚀最为常见.这不仅影响到工程结构的正常使用和寿命,还会产生工程安全事故及隐患.钢纤维由于成本高,易腐蚀,应用有限;玻璃纤维的拉伸强度高于钢筋,其重量只有钢筋的四分之一,受水泥和海水的侵蚀远远低于钢筋,但玻璃纤维易折断,不耐碱,应用有污染;丙纶加工工艺简单,价格低廉,性能优异,丙纶增强混凝土很好地解决了建筑生产中出现的问题,避免和减少了钢材锈蚀事故的发生,近年来得到推广应用.碳纤维具有低密度、高强度、高硬度的多种特点,抗拉强度和弹性模量高,导电导磁,能耐恶劣环境,耐磨损,耐高温,与混凝土粘结良好,但碳纤维因为导电导磁有些建筑不能应用,且碳纤维成本较高;芳纶轻质高强,柔韧性好,力学性能介于碳纤维和玻璃纤维之间,而且是电场、磁场的绝缘体,不会对电场、磁场产生干扰,但芳纶价格也高.新型纤维增强混凝土的应用逐渐增多.
      纤维复合材料的涂层织物在建筑材料方面的应用涂层织物是在织物上覆盖一层高分子涂层剂或其他材料而得的复合材料.作为底布的织物起着骨架的作用,承担着复合材料的抗张强力、撕裂强力、尺寸稳定性等方面的功能;涂层剂则承担着保护底布组织以及表面特性(如防水、耐蚀)的职能.基布是涂层织物的骨架,它的性能影响着最终产品的性能.基布最初多用棉织物,但由于棉织物易霉、怕腐蚀,布身重,使用寿命短,故随着化纤业的发展逐渐弃用,开始大量采用维纶、涤纶、锦纶等,芳纶、玻璃纤维制作基布效果也较为理想,但因成本高不宜于大量使用.在制成织物上,实际应用中仍以机织物为多.这是由于机织物的拉伸强度和模量比较高,断裂伸长小,具有较好的应力-应变关系,且织物受外力后抗变形能力强,结构稳定,同时孔径均匀,孔隙尺寸易控制.涂层剂的选择品种很多,它赋予涂层织物以不同的性能,比如有机硅可使涂层织物具有透湿性,同时又具有防水性;聚丙烯酸酯涂层剂则有良好的耐光热性.所以应根据涂层织物的应用场合不同,选择涂层剂.涂层织物在建筑中主要用作膜结构建筑材料、篷盖布、软性屋顶等.
      纤维复合材料在结构补强材料上的应用纤维复合材料应用于土木建筑工程中的结构补强材料主要采用纤维片材修补、补强形式.所谓连续纤维片材修补、补强是指在现有混凝土结构物的表面用树脂粘合剂粘贴定向排列的连续纤维片材,通过其与结构或构件的协同工作,达到对结构构件补强加固及改善受力性能的一种结构外部加固技术.传统的结构补强材料是钢板,它自重大、施工不便且耐腐蚀性差、易老化.现在土木建筑工程中结构补强材料通常使用的纤维是碳纤维和芳纶.碳纤维适合钢筋混疑土建筑物结构变更、使用荷重增加、强度不足、抑制裂缝延长等的加固维修工程;芳纶柔韧性好,更适合缠绕修补、增强柱状结构等.
      连续纤维片材结构补强材料与传统的粘钢板技术相比,其加固技术具有明显的技术优势,表现为:高强高效:由于纤维复合材料轻质高强等优异的物理力学性能,可在对原结构几乎没有影响的情况下大大提高被加固构件的抗弯、剪、扭、拉承载力和抗震性能;施工方便、质量和工效高:纤维质轻性柔,可手工缠绕在混凝土表面而无须使用大型机具,也不需要焊接,无湿作业,噪声及灰尘极小;防护、维护性能好:由于纤维复合材料往往具有很好的耐腐蚀及耐久性能,可抵抗各种酸、碱、盐对结构物的腐蚀.用该加固技术对结构处理后,不仅不需要定期维护,而且对内部混凝土起到了保护作用;适用面广:由于复合材料片材较柔软,可用于各种结构形状和各种结构类型建筑物的修补,达到不改变结构形式又不影响结构外观的效果;有利于实现智能化:如用碳纤维片材作加固材料,可根据加固修复部位导电性能的变化情况,实现对该部位的安全检测与诊断.瑞士已成功运用纤维复合材料对损坏的跨长39m的伊巴赫桥进行加固,使其满足了承载力的要求.日本也广泛采用了这项技术对受损桥梁及建筑进行了加固,取得了明显的经济效益.国内湖南溆浦大江口桥、上海宝山飞云桥以及南京长江大桥引桥等,也都采用了环氧树脂粘贴玻璃布形成玻璃钢的方法进行补强加固.研究表明,用先进复合材料板代替钢板加固混凝土梁可节约资金25%.
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