隨著社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建筑能耗急劇增加。在節(jié)能和環(huán)保的發(fā)展主題下，降低建筑能耗迫在眉睫。建筑材料是影響建筑功能的重要因素。目前，我國正重點(diǎn)推進(jìn)用節(jié)能型、生態(tài)型、資源綜合利用型等綠色建筑材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)建設(shè)材料，以達(dá)到建筑節(jié)能的目的。傳統(tǒng)建筑材料如木材、鋼材、混凝土等在建筑應(yīng)用中，由于其自身固有的特點(diǎn)和局限性如木材易腐爛、鋼材易銹蝕、混凝土自重大等缺點(diǎn)，以及難以滿足侵蝕等特殊環(huán)境條件下的使用要求，促使人們不斷尋找新的具有綜合優(yōu)異性能的材料來替代。纖維復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕性好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，已在建筑領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

目前，復(fù)合材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在纖維混凝土、建筑模板、建筑門窗、錨桿、構(gòu)件、建筑加固補(bǔ)強(qiáng)、保溫以及道面。

1 纖維混凝土

纖維混凝土是將纖維增強(qiáng)材料摻入水泥砂漿或混凝土中所形成的復(fù)合材料。傳統(tǒng)硅酸鹽混凝土要消耗大量礦產(chǎn)和能源，并帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染，且有脆性大、抗拉強(qiáng)度低、抗沖擊能力差、易開裂、功能單一等不足。纖維的高抗拉性能可提高混凝土的強(qiáng)度、韌性及耐久性等。同時，纖維在混凝土中雜亂分布可形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使混凝土內(nèi)部的微裂紋不易產(chǎn)生和發(fā)展，即可提高混凝土的抗裂、抗?jié)B、抗收縮和力學(xué)性能。此外，建筑火災(zāi)危害巨大，纖維混凝土的耐高溫性能也有明顯提高。纖維混凝土以其質(zhì)量輕、高強(qiáng)、高韌、耐久性好等良好的性能，逐漸在部分關(guān)鍵領(lǐng)域代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土在民用建筑工程得到了越來越廣泛的應(yīng)用。常見的有玻璃纖維混凝土和碳纖維混凝土。

圖1.理想石墨結(jié)構(gòu)

（來源：百度百科纖維混凝土）

玻璃纖維混凝土不僅有優(yōu)異的抗壓強(qiáng)度，還可彌補(bǔ)傳統(tǒng)混凝土抗折、抗拉和抗沖擊能力較弱的缺點(diǎn)。另外，玻璃纖維可降低再生瀝青混凝土的水敏性，提高了其低溫和高溫動態(tài)模量性能及抗車轍性能。

碳纖維可緩和沖擊時混凝土內(nèi)部裂縫尖端的應(yīng)力集中，抑制了裂縫的發(fā)展，也提高了混凝土的抗沖擊性能。另外，利用碳纖維的壓敏性、壓阻性、溫敏性等特性，可實(shí)現(xiàn)智能混凝土的損傷預(yù)警功能，即計(jì)算機(jī)可與纖維材料連接反饋，當(dāng)混凝土內(nèi)部應(yīng)力或應(yīng)變接近極限時自動報警。碳纖維混凝土已在高抗力結(jié)構(gòu)、智能混凝土結(jié)構(gòu)及電磁屏蔽防護(hù)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

2 復(fù)合材料建筑模板

建筑模板作為臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)，可在施工中提高效率、保證質(zhì)量和安全、循環(huán)利用降低造價。建筑模板有木模板、組合式鋼模板、木塑復(fù)合板、塑料模板以及玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯塑料模板等，玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯塑料模板用玻璃纖維氈作為增強(qiáng)材料，聚丙烯作為基體材料，可通過浸漬成型、注塑成型、擠壓成型、模壓成型等多種熱塑工藝制成，具有質(zhì)輕、耐腐蝕、回收利用率高等優(yōu)勢，可降低勞動強(qiáng)度并且綠色環(huán)保，在建筑領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

表1.不同模板材料性能對比

（來源：參考文獻(xiàn)2）

GF /PP 塑料模板屬于板材，可通過浸漬成型、注塑成型、擠壓成型、模壓成型等多種成型方法制成，不同的成型方法對GF /PP 塑料模板的性能也具有一定的影響。

1) 浸漬成型是首先將GF 制成氈，然后將其浸入加熱熔融后的PP 熔融液中，經(jīng)過冷卻固化成型，隨后再裁切成確定尺寸的GF /PP 塑料模板成品; 或者將PP 塑料粉末通過一定的工藝均勻地吸附在GF的纖維表面，再經(jīng)過加熱熔融、冷卻固化、裁切等工藝得到GF /PP 塑料模板成品。

2) 注塑成型是將PP 粒料和GF 原料加入螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)行加熱使PP 熔融，隨后將熔融后的原材料直接注入成型模具中，經(jīng)過冷卻固化、開模取出即得到GF /PP 塑料模板成品，該成型工藝可重復(fù)性強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量高且生產(chǎn)加工成本低。

3) 拉擠成型是首先將GF 浸漬吸附上PP 熔融液，通過擠出機(jī)對其施加牽引力，經(jīng)過預(yù)固化、成型、牽引以及裁切工藝而成，是一種連續(xù)成型的工藝方法，生產(chǎn)效率高且產(chǎn)品性能穩(wěn)定。

4) 模壓成型是將GF 和PP 原料首先加入模具內(nèi)，加熱使PP 熔融后施加一定壓力使其得到預(yù)定形狀的產(chǎn)品，成型過程中無熔體流動過程，不會影響纖維的排列取向，能夠保證最終塑料模板不同方向的性能。除了上述成型方法之外，還有濕法造紙成型工藝，將GF 和PP 原料粉末加入溶劑中得到懸浮液，添加絮凝劑使其沉降在篩網(wǎng)上，然后烘干篩網(wǎng)，對其

加熱使PP 塑料熔融，再經(jīng)加壓、冷卻、裁切等工藝即可。

圖2.建筑模板

（來源：易安特）

在GF /PP 的傳統(tǒng)配方和工藝基礎(chǔ)上增加改性劑、增強(qiáng)劑等，同時優(yōu)化成型工藝，可以進(jìn)一步提升塑料模板的性能，隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，GF /PP 塑料模板在建筑工程中將會有更加普及的應(yīng)用。

3 復(fù)合材料錨桿的應(yīng)用

錨固技術(shù)作為巖土工程施工中的一項(xiàng)重要技術(shù)分支，以其安全可靠，高效穩(wěn)定及良好的經(jīng)濟(jì)社會效益，在礦坑、隧道、邊坡及基坑等錨固工程支護(hù)中應(yīng)用廣泛。纖維增強(qiáng)錨桿，以其輕質(zhì)高強(qiáng)，耐電磁性，耐腐蝕性，耐高溫性的特點(diǎn)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)鋼筋，成為拉力型注漿錨桿的主要材料，解決了鋼筋作為錨桿因耐久性和耐腐蝕性差所帶來的安全問題。         

圖3. 玻璃鋼錨桿

（來源：濟(jì)寧鴻業(yè)）

同時，隨著城市地下空間的發(fā)展，工程的埋深加大; 地下水位暴漲產(chǎn)生較大的浮力，也對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很不利。目前最常使用的錨固抗浮法中最受推崇的措施是抗浮錨桿，它具有施工便捷、成本低、工期短、適用范圍廣、抗浮效果好等優(yōu)點(diǎn)。

在土方開挖過程中，為了防止土壤、巖體的坍塌，保持其穩(wěn)定性，需要在掘進(jìn)后進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)形式為剛性、柔性加固并行。在基坑支護(hù)工程中采用錨桿加固技術(shù)屬于柔性加固。

傳統(tǒng)鋼筋錨桿極易生銹，嚴(yán)重影響建筑物的使用壽命。纖維錨桿可用作抗浮錨桿或基坑支護(hù)錨桿，其抗拉強(qiáng)度更高、質(zhì)量輕、耐蝕性及良好的絕緣性，應(yīng)用會日趨廣泛。

4 結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)

纖維復(fù)合材料與傳統(tǒng)建筑材料( 混凝土或鋼材等) 的組合結(jié)構(gòu)中常見有兩種形式: 纖維布現(xiàn)場濕黏作業(yè)約束加固混凝土結(jié)構(gòu)，或預(yù)制成型的纖維管既作為澆筑模板又約束混凝土并用于新建混凝土結(jié)構(gòu)。

工程中常用的結(jié)構(gòu)加固方法有加大截面法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、粘鋼加固法和粘貼纖維復(fù)合材料加固法等。傳統(tǒng)的加固方法整體水平比較落后、施工方法和施工工藝比較復(fù)雜，對結(jié)構(gòu)的自重和使用面積有一定的影響。纖維復(fù)合材料加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已成為目前常用的加固方法之一，具有高強(qiáng)高效、少增加結(jié)構(gòu)尺寸、不進(jìn)行大的結(jié)構(gòu)處理、施工方便、工期短、適用廣、耐疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。主要包括外貼加固、嵌入加固和網(wǎng)格加固。使用碳纖維/玻璃纖維復(fù)合材料加固的塑性和承載力大于單獨(dú)使用這兩種纖維材料，效果更好且成本更低。

圖4.碳纖維結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)

（來源：江蘇博實(shí)）

5 建筑門窗的應(yīng)用

隨著我國能源形勢日益嚴(yán)峻，建筑節(jié)能已成為我國建設(shè)節(jié)約型社會的重要手段，外墻保溫性能要求不斷提高，由門窗產(chǎn)生的熱損失占到建筑物總能耗的50％左右，因此積極正確地推廣節(jié)能門窗對于完成國家的節(jié)能減排任務(wù)具有重要意義。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，門窗市場能達(dá)到千億級，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前國內(nèi)廣泛使用的門窗產(chǎn)品有鋁合金門窗（市場占有比例為40%）、塑料（PVC）門窗（占的比例為35%）及其它材料的產(chǎn)品（彩鋼窗、木窗、聚酯玻璃鋼窗等，占了剩余的25%）。

復(fù)合材料（聚氨酯）拉擠型材門窗綜合了其他類門窗的優(yōu)點(diǎn)，既有鋼、鋁門窗的強(qiáng)度，又有又有塑鋼窗的防腐、保溫、節(jié)能性能，更具有自身的獨(dú)特的隔音、抗老化、線膨脹系數(shù)低等性能。針對整窗K值要求不斷降低的趨勢，纖維增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料門窗相較之下，性價比更高，應(yīng)用將越來越廣泛。

圖5.聚氨酯拉擠全截面門窗

（來源：科思創(chuàng)）

參考文獻(xiàn)：

[1] 纖維復(fù)合材料在建筑領(lǐng)域的研究應(yīng)用，李磊，四川建材

[2] GF_PP塑料模板的研制及其在建筑工程中的應(yīng)用，劇秀梅，塑料工業(yè)