淺談纖維增強復合材料在建筑工程結構加固中的應用

  【摘要】纖維增強復合材料(FRP)在建筑工程中的研究與應用可以追溯到上世紀70年代末。隨著各國對FRP在基本建設方面的深入研究,發現FRP具有顯著的加固修復效果且施工效率較高。從以下幾方面進行了論述:FRP的發展背景、材料特性以及它在混凝土結構、鋼結構等工程結構加固修復中的應用。
  【關鍵字】纖維增強復合材料(FRP);材料特性;發展前景;混凝土結構加固;鋼結構加固
  
  1 發展背景及應用領域
  早在1981年,瑞典聯邦實驗室早采用粘貼碳纖維復合材料(CFRP)加固了Ebach橋,被認為是FRP在建筑工程中應用的開始。而后在對美國舊金山地震、洛杉磯地震、日本阪神地震中被損壞建筑結構修復加固中驗證了FRP加固技術的優越性。尤其是在1995年日本阪神地震后,使用CFRP布對受損高速路橋墩柱進行了快速加固,取得良好效果,引起了工程界的廣泛關注。1999年日本土木學會成立FRP加固委員會,并完成了使用FRP片材的混凝土維修、加固技術草案,編制了上FRP加筋混凝土和預應力混凝土結構設計指南。到目前為止,已有許多FRP應用于結構工程加固和建設的有關標準規范,FRP加固技術被美國、日本、瑞士、法國、德國等認可和推廣。
  目前,FRP在建筑工程領域中的應用有以下幾個方面:在工業與民用建筑中,FRP主要作為結構的加固修復材料,用于結構增強,提高建筑物的承載力或耐久性,此項技術已經比較成熟。在橋梁、隧道建設中,FRP筋、網片,可以代替普通鋼筋或鋼筋網片,解決鋼筋、鋼絲網片的腐蝕問題;采用FRP預應力加固橋梁上、下部結構,增強結構耐久性和抗震性?;A設施建設規模的不斷發展和壯大給予FRP材料更大的發展空間,如玻璃纖維增強材料制品已用于許多基礎設施建設工程,包括水利樞紐和港口工程等領域。由于FRP自身具有很好的耐腐蝕性等特點,可以適應長期的惡劣環境,因此可用于近海和寒冷地區的鋼筋混凝土結構以解決鹽蝕危害。
  2 FRP材料特性
  目前建筑工程所采用的FRP主要有玻璃纖維增強復合材料(GFRP)、芳綸纖維增強復合材料(AFRP)以及碳纖維增強復合材料(CFRP)。
  與鋼材、混凝土等傳統建筑材料相比,FRP雖然還屬于較年輕的建筑結構材料,但具有不可忽視的優點。其特性主要有一下幾點:
  2.1 輕質高強
  FRP突出的優勢在于它有很高的比強度,相對密度在1.5