建筑工程应用的碳纤维增强复合材料研究

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　　【摘要】伴随着社会经济的不断进步，使人们的生活水平也随之升高。我国经济在得到快速发展的同时，也在一定程度上促使着建筑工程领域的进一步变革。建筑工程的现代化发展，使其功能逐渐呈现出多样化发展的新趋势，这也影响着建筑施工技术的难易程度。当前若仍旧将最原始的施工技术以及材料当做发展的基础，会很難满足建筑工程在施工技术以及整体功能上提出来的新要求。而现代化建筑施工更加强调新技艺以及新材料的创新以及使用。本文主要对建筑工程应用的碳纤维增强复合材料进行相关研究，希望通过此次研究使建筑行业能逐渐重视起碳纤维增强复合材料在施工中的作用。
　　【关键词】建筑工程;碳纤维增强复合材料
　　 碳纤维增强复合材料因其本身具有较强的使用性能以及物理性能，逐渐成为当今社会比较重要的一种建筑材料，逐渐应用于国防、交通运输、土木工程以及能源等多个领域，并在某些关键方面也发挥着重要的支撑作用。经实践证实，碳纤维增强复合材料相比较传统的建筑材料来说，其性能更加优越，且伴随着建筑材料技术以及使用方式的逐渐完善，极大地降低了国产碳纤维制造花费的成本，碳纤维增强复合材料开始逐渐取代钢材以及混凝土等传统建筑材料，成为应用广泛且具有较高性能的一种结构材料，随着这种新型建筑材料的深入使用一定会促进建筑工程，特别是某些重要基础设施以及国防领域的深入式发展。
　　一、碳纤维复合材料的应用概况
　　碳纤维复合材应用于土木建筑领域具体体现在对原有建筑物的加固以及结构新建这两大方面。最早常使用碳纤维片材（布、板等）对原先存在的混凝土结构进行修复以及加固处理，这种技术最开始是在日本、美国以及欧洲等发达国家发展起来的。碳纤维片材本身具有耐腐蚀、轻质、高强以及便于施工等优势，可有效对原有的建筑结构进行加固，尤其是在提高抗震性能上有较理想的效果;并且应用碳纤维片材进行加固所造成的污染较小，且适用范围广泛、能耗低。尤其是在日本阪神发生过严重的地震灾害之后，应用碳纤维复合材料对已经受损的建筑物结构进行加固以及修复处理，为后续的灾后重建等工作争取到了比较宝贵的救援时间，使这种材料逐渐被广泛关注，同时也在一定程度上促进了此项技术的深入研究以及进一步推广。
　　中国对碳纤维复合材料加固混凝土技术的研究以及使用开始于1996年，早期主要是选择应用进口的碳纤维布，将其应用到人民大会堂以及民族文化宫等重大工程的加固修复当中，同时使用自助创新后的加固方式并取得了比较理想的效果。之后又在碳纤维复合材料加固砌体结构以及钢结构等领域进行新的探索，逐渐将使用领域发展到建筑结构、桥梁、隧道、地下结构以及管道等多个方面。同国外的众多发达国家比较而言，中国的碳纤维复合材料技术岁起步比较晚，但是随着国家的快速进步以及行业人员的坚持，一定会促进该领域的飞速发展。
　　二、现代建筑工程结构对碳纤维复合材料的要求
　　依据现代建筑结构工程所表现的不同结构功能以及碳纤维复合材料技术的特点等，建筑工程实施过程中对碳纤维复合材料的选择，通常要从力学性能、耐久性能以及施工性能这三个方面进行严格的分析。其一，力学性能上。现代建筑施工要求所选用的碳纤维复合材料在遭受外界压迫时要具有比较高的强度，一般来说，碳纤维复合材料最重要的一点优势就是高强，因而，它在通常情况下是有效能满足力学性能要求的。其二，耐久性能。现代建筑施工要求所选用的碳纤维复合材料能有效对自然界的各种危害进行抵御，同时还能在施工期间始终保持原有结构性能的稳定。其三，施工性能。现代建筑施工要求所选用的碳纤维复合材料在施工期间可以完成与结构材料的适配效应以及耦合效应等，以确保建筑施工能顺利完成。
　　三、建筑工程领域碳纤维复合材料的技术发展现状
　　当前阶段，我国建筑施工领域碳纤维复合材料的年平均使用量基本上保持在1000吨左右，从原材料的获取方式来看其主要依赖于国外进口，因而我国碳纤维复合材料的生产水平以及技术能力仍需进一步完善。此外，市场规模未完善、碳纤维复合材料本身稳定性欠缺、材料价格昂贵以及市场竞争力不足等是导致我国国产建筑用碳纤维复合材料以及技术发展缓慢的原因。
　　从技术方面来看待国产建筑用碳纤维复合材料的发展，可以发现我国当前阶段正处于从结构加固转变为新建工程结构的重要时期，并且产品也实现了由简单加工转变为复杂配件以及整体结构制造等。通过分析当前碳纤维复合材料的发展状况以及我国逐渐发展壮大的建筑市场，可以发现我国碳纤维复合材料在今后的必将会得到长足有效的发展。
　　综上所述，当前碳纤维复合材料在建筑工程领域的研究以及实践开始进入到使用领域广泛、材料和产品要求严格以及解决问题难度大的层次中，这也意味着碳纤维复合材料在建筑工程中的使用也会面临巨大的挑战。而随着碳纤维复合材料工程技术的逐渐完善以及相关部门的大力推进，一定会促进中国碳纤维复合材料在众多领域的长足深入发展。
　　
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