刍议城建土木工程中高性能材料的重要性
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摘要：通常情况下所言的土木工程为“民用工程”的泛称，具体是指各类建造工程的统称。近些年来我国经济的发展推动了土木工程建设水平的提升，传统建筑材料已经无法满足现阶段土木工程建设的根本需求，高性能材料在此种背景下应运而生，于我国土木工程的进一步发展有积极的推动作用。当前高性能材料已经被广泛应用于我国城建土木工程之中，本文由土木工程概述开始展开高性能材料重要性的分析。
关键词：城建土木工程;高性能材料;重要性
1土木工程概述
土木工程的本质是一项基础性学科，其基本特征是具有较强的综合性、实践性、社会性以及统一性。对于我国国民经济的发展与人民生活水平的提升而言，土木工程当属物质技术基础，于众多行业的振兴及发展有积极的促进作用。工程建设的过程也是固定资产的基本生成过程，正因如此建筑业成为我国国民经济的主要组成部分。
2简述高性能材料
当前将纤维增强复合材料称之为高性能材料，首先将纤维增强材料和基体材料依照一定的比例进行混合，混合之后通过一系列的工艺流程将其加工成一种新型的高性能材料。由高性能材料的字面意思可以得知其直接优势为性能较高，因此近些年越发广泛的应用于城建土木工程中，并逐渐发展为该行业关注的重点。通常情况下土木工程最长应用的材料包含芳纶纤维增强的树脂基体、玻璃纤维以及碳纤维。此种新型材料的高性能具体是指耐腐蚀、高强度以及高质量，所以一经推出就被广泛应用于土木工程建筑领域，加固补强建筑结构技术当属此类新型材料最突出的应用体现。
3分析高性能材料的优点
现阶段城建土木工程结构中对高性能新型材料应用的主要形式为纤维布，工程加固是其应用的主要结构。对比传统结构材料和高性能新型材料可以发现，后者具有明显优势，具体包含以下几个方面：
3.1轻质高强
高性能新型材料轻质高强的特征决定其结构自重的大幅度下降，若将高性能材料应用在建筑工程中的大跨空间结构体系，可将其理论极限跨度大幅度有效提升。对于桥梁工程而言，相同条件的前提下对传统结构材料进行应用其理论极限跨度为5000m范围内;如对高性能新型材料进行应用该极限跨度可提升至8000m以上。另外，如将高性能新型材料在抗震结构中进行应用，因其具有轻质高强的特征，所有其结构自重得到大幅度降低，进而可对结构的耐疲劳性能进行显著改善。
3.2耐腐蚀性
相比传统建筑材料而言，此种新型的纤维增强复合材料应用环境更加广泛，可在氯盐、酸性、碱性以及潮湿环境中进行应用。正因如此，此种新型纤维增强复合材料在海洋工程、盐渍地区、化工建筑等水下工程和地下工程得到广泛应用。有大量数据表明，我国每年都会有非常多的桥梁工程发生钢材锈蚀进而损坏的情况，其修复费用非常高，且维护费用也在逐年攀升，所以可考虑对此种新型材料进行应用。
3.3可设计性较强
将纤维增强型复合材料与传统结构材料进行对比可以发现，高性能新型材料无论是弹性模量还是强度指标都可将工程需求作为依据进行相应的改变，应用各类可对纤维材料、纤维含量以及具体铺陈方法进行改变的设计工艺，可生产出不同种类的高性能材料，进而对不同的施工需求进行满足。
3.4具有良好彈性、绝缘性、隔热性
除上述各项优势之外，高性能材料还具有良好的弹性，此种新型材料的应力应变曲线非常接近于线弹性，所以具有更小的塑性变形，超载后变形恢复的质量和效率可大幅度提升。
高性能新型材料的应用可将工厂化生产的目的进行实现，于工程治疗的保证有积极意义，还可将建筑工业化与劳动效率最大限度提升。另外，高性能建筑材料还具有绝缘性、隔热性、热膨胀系数较小以及透电磁波等直接优势，所以在医疗核磁共振设备、雷达站以及地刺观测站等特殊领域可见此类材料的应用。
4高性能新型材料在土木工程的广泛应用
4.1混凝土加固结构中对高性能新型片材的应用
第一，可将此种高性能新型片材在混凝土柱上进行缠绕起到加固的目的。实践证明此种混凝土加固方式最为直接有效。第二，将高性能新型片材在梁、板等受拉面进行粘贴，进而将量、板的受拉承载力进行有效提升，可有效控制裂缝的产生。但需要明确高性能片材的受拉作用无法及时充分发挥，一般而言需要在受拉钢筋屈服之后才能发挥，然而此时梁和板的扰度变形已经比较严重，所有应急修复时不能对高性能新型片材进行应用。
4.2钢结构修复加固中对高性能新型材料的应用
第一，加固受弯构件。如钢梁并不存在初始损伤情况，选择高性能新型材料进行修复及加固可将其承载能力一定程度提升，但是不会影响钢梁的刚度。如在受弯构件本身已经发生损伤的情况下选用高性能新型材料对其进行修复和加固，钢梁强度可以得到显著改善。采用新型高性能材料对损伤钢梁进行修复及加固以后，高性能新型材料在损伤区域和钢梁发生剥离破坏的情况，进而可将高性能材料的高强作用充分发挥。但是如此种剥离破坏情况发生太早，无法将新型材料的优势充分发挥。因此实际施工过程中需要把控的重点是剥离破坏发生的具体时间，必要时要采用有效措施将剥离破坏的时间进行延迟，甚至避免剥离破坏现象的发生。
第二，受拉构件加固。通过高性能新型材料对受拉构件进行加固，可将钢构件的屈服荷载与极限荷载有效提升，而且可将在断面附近及高性能新型端部的脱胶情况进行破坏。脱胶位置与脱胶程度的变化对钢构件的极限承载能力产生直接影响。所以，受拉构件修复加固中应用高性能新型材料时，要格外注意胶粘剂的应用。
第三，受压构件加固。采用高性能新型材料加固受压构件时，通常会将高性能新型布沿柱子进行环向粘贴，此种粘贴方法相比纵向粘贴可显著提升加固质量，极限承载力得到有效提升。此外，对环向高性能新型布加固方法进行应用，可有效避免高性能布断裂以及高性能布之间剥离现象的发生，仅仅在钢柱局部屈曲发生破坏情况。反之如对纵向加固方法进行应用，则无法将钢结构与新型布之间剥离破坏的情况进行有效避免。
4.3钢结构加固中对高性能新型材料的应用
加固钢结构时对新型高性能材料进行应用会发生疲劳损伤的现象，所以剩余疲劳寿命会大幅度增加，因此加固效果得到有效提升。钢结构在使用新型高性能材料加固之后，其原有受力状态会随之改变，原本由钢结构全部承担的荷载力由胶粘剂向各构件进行传递，所以会发生钢结构减应力及正应力集中的情况，极易破坏胶层。为了将胶层剥离破坏的情况有效避免，通常情况下将高性能新型板两端制作为45度角，旨在将胶层应力最大限度降低。此外，也可固定高性能新型布的两端，栽植对端部较大减应力和正应力进行有效抵抗。
5结束语
当前我国城建土木工程中对高性能新型材料应用的主要范围是修复及加固，其它方面的应用技术尚不完善，因此应用相对滞后。高性能材料属于一种新型的建筑材料，因此其当前成本相对较高，于使用范围的扩大有一定影响，但其应用的综合效益相对较高，于土木工程建筑而言是难得的发展机遇。因此相关领域的工作人员应该致力于高性能材料的研究，在提升其于土木工程应用有效性的同时将其应用于更多领域，于我国社会的进一步发展有十分积极的意义。
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