高峰

【摘要】伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，使人們的生活水平也隨之升高。我國(guó)經(jīng)濟(jì)在得到快速發(fā)展的同時(shí)，也在一定程度上促使著建筑工程領(lǐng)域的進(jìn)一步變革。建筑工程的現(xiàn)代化發(fā)展，使其功能逐漸呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展的新趨勢(shì)，這也影響著建筑施工技術(shù)的難易程度。當(dāng)前若仍舊將最原始的施工技術(shù)以及材料當(dāng)做發(fā)展的基礎(chǔ)，會(huì)很難滿足建筑工程在施工技術(shù)以及整體功能上提出來(lái)的新要求。而現(xiàn)代化建筑施工更加強(qiáng)調(diào)新技藝以及新材料的創(chuàng)新以及使用。本文主要對(duì)建筑工程應(yīng)用的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行相關(guān)研究，希望通過(guò)此次研究使建筑行業(yè)能逐漸重視起碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在施工中的作用。

【關(guān)鍵詞】建筑工程;碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其本身具有較強(qiáng)的使用性能以及物理性能，逐漸成為當(dāng)今社會(huì)比較重要的一種建筑材料，逐漸應(yīng)用于國(guó)防、交通運(yùn)輸、土木工程以及能源等多個(gè)領(lǐng)域，并在某些關(guān)鍵方面也發(fā)揮著重要的支撐作用。經(jīng)實(shí)踐證實(shí)，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比較傳統(tǒng)的建筑材料來(lái)說(shuō)，其性能更加優(yōu)越，且伴隨著建筑材料技術(shù)以及使用方式的逐漸完善，極大地降低了國(guó)產(chǎn)碳纖維制造花費(fèi)的成本，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料開始逐漸取代鋼材以及混凝土等傳統(tǒng)建筑材料，成為應(yīng)用廣泛且具有較高性能的一種結(jié)構(gòu)材料，隨著這種新型建筑材料的深入使用一定會(huì)促進(jìn)建筑工程，特別是某些重要基礎(chǔ)設(shè)施以及國(guó)防領(lǐng)域的深入式發(fā)展。

一、碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用概況

碳纖維復(fù)合材應(yīng)用于土木建筑領(lǐng)域具體體現(xiàn)在對(duì)原有建筑物的加固以及結(jié)構(gòu)新建這兩大方面。最早常使用碳纖維片材（布、板等）對(duì)原先存在的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)以及加固處理，這種技術(shù)最開始是在日本、美國(guó)以及歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展起來(lái)的。碳纖維片材本身具有耐腐蝕、輕質(zhì)、高強(qiáng)以及便于施工等優(yōu)勢(shì)，可有效對(duì)原有的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，尤其是在提高抗震性能上有較理想的效果;并且應(yīng)用碳纖維片材進(jìn)行加固所造成的污染較小，且適用范圍廣泛、能耗低。尤其是在日本阪神發(fā)生過(guò)嚴(yán)重的地震災(zāi)害之后，應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料對(duì)已經(jīng)受損的建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固以及修復(fù)處理，為后續(xù)的災(zāi)后重建等工作爭(zhēng)取到了比較寶貴的救援時(shí)間，使這種材料逐漸被廣泛關(guān)注，同時(shí)也在一定程度上促進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)的深入研究以及進(jìn)一步推廣。

中國(guó)對(duì)碳纖維復(fù)合材料加固混凝土技術(shù)的研究以及使用開始于1996年，早期主要是選擇應(yīng)用進(jìn)口的碳纖維布，將其應(yīng)用到人民大會(huì)堂以及民族文化宮等重大工程的加固修復(fù)當(dāng)中，同時(shí)使用自助創(chuàng)新后的加固方式并取得了比較理想的效果。之后又在碳纖維復(fù)合材料加固砌體結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域進(jìn)行新的探索，逐漸將使用領(lǐng)域發(fā)展到建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、隧道、地下結(jié)構(gòu)以及管道等多個(gè)方面。同國(guó)外的眾多發(fā)達(dá)國(guó)家比較而言，中國(guó)的碳纖維復(fù)合材料技術(shù)歲起步比較晚，但是隨著國(guó)家的快速進(jìn)步以及行業(yè)人員的堅(jiān)持，一定會(huì)促進(jìn)該領(lǐng)域的飛速發(fā)展。

二、現(xiàn)代建筑工程結(jié)構(gòu)對(duì)碳纖維復(fù)合材料的要求

依據(jù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)工程所表現(xiàn)的不同結(jié)構(gòu)功能以及碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的特點(diǎn)等，建筑工程實(shí)施過(guò)程中對(duì)碳纖維復(fù)合材料的選擇，通常要從力學(xué)性能、耐久性能以及施工性能這三個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格的分析。其一，力學(xué)性能上?，F(xiàn)代建筑施工要求所選用的碳纖維復(fù)合材料在遭受外界壓迫時(shí)要具有比較高的強(qiáng)度，一般來(lái)說(shuō)，碳纖維復(fù)合材料最重要的一點(diǎn)優(yōu)勢(shì)就是高強(qiáng)，因而，它在通常情況下是有效能滿足力學(xué)性能要求的。其二，耐久性能?，F(xiàn)代建筑施工要求所選用的碳纖維復(fù)合材料能有效對(duì)自然界的各種危害進(jìn)行抵御，同時(shí)還能在施工期間始終保持原有結(jié)構(gòu)性能的穩(wěn)定。其三，施工性能?，F(xiàn)代建筑施工要求所選用的碳纖維復(fù)合材料在施工期間可以完成與結(jié)構(gòu)材料的適配效應(yīng)以及耦合效應(yīng)等，以確保建筑施工能順利完成。

三、建筑工程領(lǐng)域碳纖維復(fù)合材料的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前階段，我國(guó)建筑施工領(lǐng)域碳纖維復(fù)合材料的年平均使用量基本上保持在1000噸左右，從原材料的獲取方式來(lái)看其主要依賴于國(guó)外進(jìn)口，因而我國(guó)碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)水平以及技術(shù)能力仍需進(jìn)一步完善。此外，市場(chǎng)規(guī)模未完善、碳纖維復(fù)合材料本身穩(wěn)定性欠缺、材料價(jià)格昂貴以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足等是導(dǎo)致我國(guó)國(guó)產(chǎn)建筑用碳纖維復(fù)合材料以及技術(shù)發(fā)展緩慢的原因。

從技術(shù)方面來(lái)看待國(guó)產(chǎn)建筑用碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)當(dāng)前階段正處于從結(jié)構(gòu)加固轉(zhuǎn)變?yōu)樾陆üこ探Y(jié)構(gòu)的重要時(shí)期，并且產(chǎn)品也實(shí)現(xiàn)了由簡(jiǎn)單加工轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜配件以及整體結(jié)構(gòu)制造等。通過(guò)分析當(dāng)前碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展?fàn)顩r以及我國(guó)逐漸發(fā)展壯大的建筑市場(chǎng)，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)碳纖維復(fù)合材料在今后的必將會(huì)得到長(zhǎng)足有效的發(fā)展。

綜上所述，當(dāng)前碳纖維復(fù)合材料在建筑工程領(lǐng)域的研究以及實(shí)踐開始進(jìn)入到使用領(lǐng)域廣泛、材料和產(chǎn)品要求嚴(yán)格以及解決問(wèn)題難度大的層次中，這也意味著碳纖維復(fù)合材料在建筑工程中的使用也會(huì)面臨巨大的挑戰(zhàn)。而隨著碳纖維復(fù)合材料工程技術(shù)的逐漸完善以及相關(guān)部門的大力推進(jìn)，一定會(huì)促進(jìn)中國(guó)碳纖維復(fù)合材料在眾多領(lǐng)域的長(zhǎng)足深入發(fā)展。

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