1、纤维增强塑料筋在土木工程中的应用探究【摘 要】随着社会的不断发展与进步，我国的土木工程也得到了很好的改进，新型材料的使用，新技术的运用，都推动了土木工程的发展。纤维增强塑料筋（Fiber Reinforced Polymer rebar，简称 FRP 筋） ，这种新型材料的出现，推动了我国乃至全世界的土木工程的发展，使土木工程的建设在世界上翻开了新的篇章。纤维增强塑料筋也在土木工程中得到了广泛的使用，并表现出了自己独有的特性，本文就纤维增强塑料筋在土木工程中的应用问题进行探究。 【关键词】纤维增强塑料筋；土木工程；应用 一、纤维增强塑料筋的优点 纤维增强塑料筋（Fiber Reinforced
2、 Polymer rebar，简称 FRP 筋） ，这种复合材料是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合， 经过特别的模具挤压、拉拔而形成的高性能型材料。以往的土木工程，基本采用钢筋与混凝土，这种材料由于经受不了长时间的空气水分的侵蚀考验，导致一些土木工程出现严重的质量问题，在人们都在为工程建筑感到烦恼的时候，20 世纪 80 年代，国外研制出了纤维增强塑料筋，它具有超强的耐腐蚀性、自重轻、抗疲劳等诸多特点，深受土木工程建设的好评，我国也在 90 年代开始对纤维增强塑料筋进行具体的研究与分析，也逐渐总结出了纤维增强塑料筋的诸多优点，找到了不同纤维增强塑料筋适应的建筑领域，在研究的同时，也发现了纤
3、维增强塑料筋的一些缺点，并在及时进行研究，努力改正其缺点。据不完全数据统计，在美国的建筑物中，将近 50 万座桥梁中，有四分之一是因为钢筋锈蚀而严重受损，而国家也为此付出了巨额的费用。为了避免工程的损失，也避免国家支付不必要的费用，专家积极的研究高性能的新型材料，纤维增强塑料筋的出现，解决了土木工程建设中的许多重大问题。在目前的土木工程建设中应用的纤维增强塑料筋主要是碳素纤维增强塑料（CFRP） 、玻璃纤维增强塑料（GFRP）和芳纤维增强塑料（AFRP） ，这几种新型材料被广泛的应用于土木工程的建设中。纤维增强塑料筋有自己独特的优点，例如抗拉强度高，纤维增强塑料筋的抗拉强度是一般普通钢筋的 2
4、 倍到 10 倍，有数据显示广泛应用于土木工程中的碳素纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料和芳纤维增强塑料与普通钢筋和高强钢丝的抗拉强度（MPa）分别是：普通钢筋的抗拉强度是 400，高强钢丝的抗拉强度是 1860，碳素纤维增强塑料的抗拉强度是 1650-2601，玻璃纤维增强塑料的抗拉强度是 1380-1720，而芳纤维增强塑料的抗拉强度是 1200-2070，这些数据充分显示，纤维增强塑料筋在土木工程应用中的抗拉强度优势。其次纤维增强塑料筋有很好的抗腐蚀性能，特别是碳素纤维增强塑料和纺纤维增强塑料在极其恶略的环境下，都能有很好的抗腐蚀性。纤维增强塑料筋还具有无磁性，尤其是表现在阴雨环境中，由于这
5、种优势，纤维增强塑料筋也被使用在一些特殊的领域。另外纤维增强塑料筋的抗疲劳性能也很好，尤其表现在碳素纤维增强塑料和芳纤维增强塑料，它们的抗疲劳性是钢材的 3 倍。纤维增强塑料筋具有低松弛性，它是用于预应力混凝土结构中时可以减少由于预应力筋松弛而引起的预应力损失。纤维增强塑料筋的优点还有很多，这也是它被广泛应用于土木工程中的原因，而纤维增强塑料筋在土木工程中的应用，也一直是国内外土木工程界的前沿课题之一。我们只有不断的改进与更新技术，才能让我国的土木工程建设得到更好的发展，推动我国工程的整体发展，使我国在土木工程建设领域中更上一层楼，走在世界的前端。 二、纤维增强塑料筋的缺点 纤维增强塑料筋在土
6、木工程的建设中表现出来了很多的优点，也同样表现出了一些缺点，这也是我们需要研究的地方，只有尽量改进纤维增强塑料筋的缺点，才能更好的应用于土木工程的建设中。纤维增强塑料在土木工程建设中表现出的缺点如下，纤维增强塑料筋的弹性模量较小，有数据显示，普通钢筋的弹性模量是 210，高强钢丝的弹性模量是200，碳素纤维增强塑料的弹性模量是 150-220，玻璃纤维增强塑料的弹性模量是 50-65，芳纤维增强塑料的弹性模量是 50-120，在以上数据可以看出，与钢材相比较，大部分的纤维增强塑料筋产品弹性模量小，所以纤维增强塑料筋结构的设计通常由变形控制。其次与钢材相比较，纤维增强塑料筋的抗剪强度较低，它的强
7、度仅为抗剪强度的 5%-20%，所以纤维增强塑料筋产品在进行连接的时候，要使用特殊的衔接工具进行安全工作，这为我们的连接工作提出了一个很大的难题，但这同时也是我们重点进行研究的问题之一。纤维增强塑料筋的长期耐温性能较差，它不能够在高温下长期使用。以上的一些缺点都是我们在土木工程的建设中，一点一滴总结出来的，我们应该及时发现，及时改正，对纤维增强塑料筋的产品进行进一步的研究，争取克服重重困难，攻克一个一个的难关，改掉缺点。只有这样才能让纤维增强塑料筋在土木工程的建设中发挥自身最大的能力，为土木工程的建设做出最大的贡献。 三、纤维增强塑料筋在土木工程中应用 现在，纤维增强塑料筋被广泛的应用在土木工
8、程中，并在其他的建设领域也得到了广泛的发展，例如在建筑工程中应用，纤维增强塑料筋被作为新建结构的框架，来提高结构性能，还被大量的应用于对古代建筑的维修工程中。纤维增强塑料筋被大量应用于岩土建筑中，由于纤维增强塑料筋的耐腐蚀性特点。在长期潮湿阴暗的条件下，纤维增强塑料筋比钢材的耐腐蚀性强，多被应用于潮汐变化的干湿交替的挡土墙等。纤维增强塑料筋还被应用于桥梁的建设中，由于本身具有较低的松弛型，它是用于预应力混凝土结构中时可以减少由于预应力筋松弛而引起的预应力损失，所以可应用与预应力混凝土桥中的预应力筋，甚至可以用于整个的桥梁建设中去，在桥梁补强加固方面又有一定的应用。碳素纤维增强塑料就被很好的应用
9、于预应力混凝土高速公路的桥梁建设中，而芳纤维增强塑料则被很好地应用于预应力混凝土桥的建设中。此外，在德国的一些桥梁应用了玻璃纤维增强塑料。纤维增强塑料筋不只是在土木工程，在港口、码头的建造结构中也被广泛应用，由于地理位置的特殊性，对于材料要求就更加的强烈，以往的混凝土结构，不适应海洋结构，即便我们采用最后的混凝土层，它的防腐蚀时间也只能维持 15 年，这与永久和半永久的海洋结构不相符合，而采用纤维增强塑料筋，这个问题就迎刃而解了，因为它具有很强的防腐蚀性，对于海水的长时间侵蚀，有很好的防范效果。 综上所述，纤维增强塑料筋在土木工程中得到了很好的应用，它的一系列优点，使土木工程的建设更加的完善，
10、也被广泛的应用于一些特殊的场所，帮助全世界的土木工程建设解决了很多的难题。它超强的腐蚀性，被广泛的应用在码头、港口的建设中，打败了钢材的低抗腐蚀性，它超强的抗拉强度也远远的超过了钢材，在土木工程的建设中起了很好的作用。纤维增强塑料筋的优点很多，但在土木工程的建设中也同样体现出了一些缺点，它的弹性模量度比较低，尤其是玻璃纤维增强塑料和芳纤维增强塑料，所以它的结构设计通常是由变形控制，还有就是他的抗剪强度较低，所以在进行连接工作的时候，要运用专业的连接工具，这些纤维增强塑料筋的缺点还需要我们一同努力去解决。由于纤维增强塑料筋的独特性能，它以广泛应用在许多的国家，在欧美和日本也已成为研究的热点，纤维增强塑料筋在土木工程中的广泛应用，也同时得到了很多人员的关注与研究，使其发展的越来越好，纤维增强塑料筋的应用，也一定会为我国的建筑领域带来不可小视的综合效果，它也必定会成为一种常用的建筑材料，应用越来越广泛，有很好的发展前景。 参考文献： 1李红芳 纤维增强塑料 FRP 在土木工程中的研究与应用 2010 2朱礼敏、谢剑、赵彤 新型纤维增强塑料筋材在混凝土结构中的应用 2012
