摘要：改革开放以来，我国的经济社会不断进步，人口数量不断增加，人们对住房的需求量也在不断提高，促进了我国房地产行业的发展，带动了土木工程数量的增加。随着人们生活方式的多样化和生活水平的提高，对各种样式的建筑业提出了更高的要求。为了满足人们的要求，我国在建筑行业中引入了FRP复合材料，不仅减少了工程的成本，而且能够有效的保障建筑物的稳定性和安全性。近年来，我国对FRP的发展取得了一定的成就。本文针对FRP的特点进行了详细的分析，并对它的应用进行了探讨，希望能促进FRP的发展。
关键词：FRP；土木工程；应用与研究
引言
在我国传统的土木工程建筑中，最经常使用的建筑材料是钢筋混凝土，随着时间的推移和科技的发展，钢筋混凝土的弊端逐渐暴露出来，钢筋混凝土的材料容易被锈蚀。近年来由于钢筋混凝土锈蚀引起的事故时有发生，仅1993年这一年的时间内，美国由于钢筋锈蚀造成的经济损失高达2500亿美元。为了解决钢筋混凝土这一问题带来的巨大损失，国内外相关学者进行更深入地研究，希望能研发一种新型的材料来弥补钢筋混凝土的弊端，因此引发了建筑行业材料的变革。而FRP就是材料变革中的新型产物，克服钢筋混凝土的弊端，被逐渐被应用在土木工程建设中。
1.FRP土木工程建设中的优势
FRP，纤维增强复合塑料（Fiber Reinforced Polymer），是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合后形成的高性能材料。在抗拉强度、热膨胀系数、弹性模量、抗剪强度、抗腐蚀、抗疲劳等性能方面开展研究。
1.1材料的多样性
当今人们对土木工程的建筑要求越来越多样化，对建筑物的设计和外观有着更高的追求。纵观我国传统的钢筋混凝土建筑，外形和设计大多都是千篇一律，缺少创意，FRP材料的引进恰好的解决了这个问题，由于FRP是基体材料和增强材料的结合，且这种结合是一种宏观物理上的结合，所以在保证FRP的基础上又能对材料进行新的设计。设计人员可以将顾客的需求和材料的特性结合在一起，设计出具有新意的建筑物，克服了原有材料的单一性。
1.2比强度和比刚度较高
据有关数据显示，FRP复合材料的比刚度和比强度优于传统建筑材料。如纤维复合材料环氟5308的比强度高于铝材料6倍，高于钢材料的5倍。将这种材料应用到土木工程的建筑物当中，不仅能减少工程的工期，同时也能减少工作量。众所周知，土木工程的建设是一项专业性极高的复杂工程，需要投入大量的人力物力和财力。使用FRP材料能够减轻工程的复杂性。
1.3抗震和抗疲劳性能好
土木工程的建设在选择材料时，要结合材料的疲劳强度和拉伸性能之间的关系，抗疲劳性能越好的材料，越有利于建筑物的稳定性。我国传统的土木工程建设中使用的材料抗疲劳性能和拉伸性能力之间的关系大多都在0.4到0.5之间，FRP材料的抗疲劳性能和拉伸能力之间的关系最高能够达到0.8；其次，FRP材料能够保证土木工程的抗震性能。在遇到地震时，传统的建筑材料容易出现断裂的现象，由于FRP材料的自振频率较高，不会在地震时由于共振等原因造成建筑物的坍塌和断裂。其次，FRP的面积和接触面较大，就算面对高强度的地震，该材料能够在短时间内降低共振现象的产生。
1.4抗腐蚀能力强
FRP材料的密度和传统建筑材料的密度相比较小，这就决定了FRP能够应用的范围较广。其次，传统建筑钢材料的耐腐蚀性较差，长时间与海水和空气接触时，会与其他的物质发生化学反应，严重影响了工程的质量，为了克服这一缺陷，FRP材料使用了绝缘的材料，在面对酸碱物质时，能够避免和这些物质发生化学反应，在根本上保证了工程的质量。
2.分析FRP材料的不足之处
2.1成本较高
FRP在土木工程中的引用虽然提高了工程的质量，但同时也增加了工程的成本。FRP材料需要有专业的工作人员进行操作，且生产过程比较复杂，平常的挤压台难以完成，需要定制专业的工具，这在无形间增加了工程的成本。其次，就材料本身的价格来说，目前市场上FRP的价格平局高出钢材料价格的十倍，按照FRP材料和钢材料的密度进行等量代换之后，最终FRP材料的价格普遍高于钢材料价格的两到三倍。据有关专家预计，在未来的发展中，FRP的价格会有所下降。
2.2抗剪能力和抗压能力较差
虽然FRP材料的比强度和比刚度较高，但是抗剪能力和抗压能力较差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆建筑材料的抗剪能力和材料内部结构排列有关，由于FRP是异性材料，无论是从横向的角度还是纵向的角度分析两者的抗剪性都较差。
2.3对热量的承受能力较低
土木工程在建筑中，难免会遇到高温操作环节，传统的钢材料对热量的承受能力较高。由于对热量的承受能力不同，保护工作也就有所不同。FRP的耐热性能较差。当温度达到一定数值之后，FRP的抗剪能力会随着温度的升高而下降。因此，对FRP的防火保障工作至关重要，必须严格控制建筑环境的温度，按照有关FRP的规定，建筑环境的温度要保持在60度以下。
2.4再修改过程复杂
FRP材料能够满足人们多样化的需求，设计出具有创意和新意的土木工程。通过热固性树脂制作，能够将FRP材料设计出顾客所需要的形状。由于热固性树脂制作后形状就被固定下来了，如果想要二次对形状进行修改，过程和步骤都十分复杂。在施工现场难以进行热固性树脂工作，这就导致材料无法灵活的根据施工状况进行再修改。
3.分析FRP在土木工程中的应用
3.1 FRP在桥梁中的应用
在众多土木工程建筑中，FRP最经常应用于桥梁建筑当中。最主要的作用在于对桥梁的加固作用。目前无论是国内还是国外的桥梁都面临着整修的现状，经过长年累月的侵蚀和雨水的冲刷，对钢材料造成了极大的损害。在对桥梁的维修中，有超过百分之八十的桥梁中都是用了FRP。虽然FRP的费用和传统钢材的费用相比较高，但是可以节省大量的劳动力费用和后期的维修费用，对桥梁起到了很好的加固作用。
3.2 FRP在民用建筑中的应用
生活中，和我们息息相关的建筑莫过于我们的住房，或者说是民用建筑。FRP在民用建筑中的应用早在十九世纪七十年代就已经出现了。对年代久远的民用建筑维修，都使用了FRP。在美国，采用FRP对三十多年前的一个大型酒店进行整改，至今该酒店仍在正常运营。同时，对机场柱子的维修也是用了FRP，机场是一个国家人流量集中的地方，对建筑物的安全系数要求较高，由此可见FRP的重要性。
3.3在FRP在海洋环境中的应用
FRP最大的优点在于它的耐腐蚀性，我国靠海地区建筑物由于受海水的影响，腐蚀问题一直比较突出，尤其是钢结构的建筑，腐蚀情况更严重。为了解决这个问题，我国将FRP应用到了海洋建筑的结构当中，取得了很好的效果，极大的缓解了近海结构的腐蚀问题。最先将该技术应用到近海结构中的国家是日本，早年间，日本在建设一个大型码头时，第一次的将FRP应用到码头中，作为一次建设性的尝试，试验的结果取得了很大的成功，FRP在码头的应用完全能够满足码头正常使用的要求。
3.4在高寒环境下的应用
由于天气气候等不可抗拒的自然因素，导致高寒地区建筑物的建筑时间较长，工程较复杂，质量也难以保障。传统的钢材料在遇到高寒天气时会出现严重的质量问题，影响人们的使用。另一方面，高寒山区维修建筑物要付出很高的代价和昂贵的费用。因此，如何缩短工程建设的时间，提高工程的质量，减少后期维修的工作和费用成了一个难题。用FRP材料能够有效的抵抗高寒天气的考验，同时能够降低后期维修的压力。
结语
就目前FRP的发展状况而言，未来的发展空间和前景是巨大的。经济的发展必然会带动土木工程的发展，也将提高对材料的需求量，会带来巨大的经济效益，和传统的钢材料相比，FRP确实有着不可替代的优势，我国要紧跟时代发展的潮流，不断加强对FRP的研究和探索，尤其FRP 在民用工业的结构的整体刚度、抗裂能力和结构的承载力提高方面有广阔的空间。
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项目基金《基于动载作用下季节性冻土地区的桩承载力特性研究》（项目编号 HIP2015006）
作者简介：
盖晓连（1980-），女，硕士，副教授。主要从事土木工程领域研究与教学。
论文作者:盖晓连
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/22
标签：材料论文; 土木工程论文; 钢筋混凝土论文; 建筑物论文; 建筑论文; 较高论文; 传统论文; 《基层建设》2017年第31期论文;