2. 纖維復合材料在建筑業(yè)中的應用
盡管纖維復合材料在結構性承載應用中的應用頻率相對較少,但纖維復合材料常常用來維護現(xiàn)有的建筑結構。此類復合材料還可替代鋼,用來加強并重壓混凝土,極個別的情況下可用來建造新的土木結構。
2.1 修復及翻新
有許多文件證明加拿大、美國及歐洲具有許多需修復的基礎設施。據(jù)估算,用來修復及翻新這些遍布世界各地的基礎設施大約需要9000億加元。在澳大利亞,據(jù)估算每年大約需要5億美元用來修復完善混凝土結構建筑物。一些傳統(tǒng)的修復及翻新方法使用混凝土或外部鋼片再次置入建筑物中或改善結構強度及延展性能;炷恋男阅苁怯脕硇纬蓮碗s的形狀,其沒頂安裝的穩(wěn)定性能可用于諸如橋墩等的封裝部件。人們使用鋼來砌合,或裝配那些磨損破敗的混凝土結構,為這些結構提供相對較小的額外重量,提高其強度與硬度。在過去的十年中, 纖維復合材料作為表面層用來保護和/或提高封裝部件性能的案例數(shù)量日益增長。在這些案例中,通常將些纖維復合材料砌合到外部結構的纖維束(纖維包)、 結構建材、金屬板、帶鋼以及鋼套中去。復合材料在這些構件中的優(yōu)點包括將基片材質砌合成一個穩(wěn)固的復雜的形狀。此類復合材料與均質的翻新材料如鋼等相比,具有許多潛在優(yōu)勢,可在不增強剛度的情況下,增強強度;還可在不增強強度的情況下,增強剛度。
2.2 使用纖維符合材料增強混凝土結構
自20世紀60年代起,就已開始研究使用FRP材料增強混凝土。已開發(fā)出許多種不受力FRP,包括外表類似于不成形的鋼筋棒的(起)肋FRP棒、不變形的電子纖維、與聚酯、乙烯基酯及環(huán)氧樹脂有關的碳纖維棒、由扁FRP棒制成的電子玻璃網(wǎng)、使用扁鋼條及盒狀切面的預制鋼筋籠。受力FRP增強物也有許多種類,這些增強物通常由棒束或與預應力鋼筋腱的軸平行的纖維增強聚合物的成分組成。這些鋼筋腱的使用方式與傳統(tǒng)鋼筋腱的使用方式相同。已有一些學者考慮到了FRP增強物的耐用性,為鋼筋的腐蝕問題、混凝土結構耐用性縮短的重要因素方面提出了一個可行方案。根據(jù)已有報告,F(xiàn)RP鋼筋其他優(yōu)點包括加固建筑物、提高周轉速度、增強適宜性,屬于對阻止無線電波傳播及擾亂電磁場敏感的物質材料。
2.3 新型纖維復合材料土木工程
過去30多年的時間內(nèi),使用卓越的FRP材料建造了少量的新型承載土木工程。這些土木工程包括:具有復合曲線頂?shù)娜诵械、車橋以及橋面、吸能路旁欄桿、建筑物系統(tǒng)、標準屋頂冷卻塔、工業(yè)、化工及近岸通路平臺、電傳播塔、電桿等其它工程。
纖維復合材料的潛在優(yōu)勢包括高強度、高剛度、裁剪耐用性、良好的疲勞性能以及減少長期成本的潛在性。然而,在許多情況下,有時因為似是而非的現(xiàn)實信息及不切題的數(shù)據(jù),這些潛在的優(yōu)勢很難實現(xiàn)。除此之外,由于缺乏真實的應用技術,導致人們對設計者的疑問,懷疑他們是否可研制出替代傳統(tǒng)材料的可行復合材料。許多現(xiàn)有的應用技術是根據(jù)實際試驗而總結出的,旨在論證纖維復合材料的性能是否可在某些領域加以應用。