随着社会经济快速发展，建筑能耗急剧增加。在节能和环保的发展主题下，降低建筑能耗迫在眉睫。建筑材料是影响建筑功能的重要因素。目前，我国正重点推进用节能型、生态型、资源综合利用型等绿色建筑材料代替传统建设材料，以达到建筑节能的目的。传统建筑材料如木材、钢材、混凝土等在建筑应用中，由于其自身固有的特点和局限性如木材易腐烂、钢材易锈蚀、混凝土自重大等缺点，以及难以满足侵蚀等特殊环境条件下的使用要求，促使人们不断寻找新的具有综合优异性能的材料来替代。纤维复合材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀性好、可设计性强的优点，已在建筑领域得到了广泛应用。

目前，复合材料在建筑领域的应用主要集中在纤维混凝土、建筑模板、建筑门窗、锚杆、构件、建筑加固补强、保温以及道面。

1 纤维混凝土

纤维混凝土是将纤维增强材料掺入水泥砂浆或混凝土中所形成的复合材料。传统硅酸盐混凝土要消耗大量矿产和能源，并带来严重的环境污染，且有脆性大、抗拉强度低、抗冲击能力差、易开裂、功能单一等不足。纤维的高抗拉性能可提高混凝土的强度、韧性及耐久性等。同时，纤维在混凝土中杂乱分布可形成致密的网状结构，使混凝土内部的微裂纹不易产生和发展，即可提高混凝土的抗裂、抗渗、抗收缩和力学性能。此外，建筑火灾危害巨大，纤维混凝土的耐高温性能也有明显提高。纤维混凝土以其质量轻、高强、高韧、耐久性好等良好的性能，逐渐在部分关键领域代替传统混凝土在民用建筑工程得到了越来越广泛的应用。常见的有玻璃纤维混凝土和碳纤维混凝土。

图1.理想石墨结构

（来源：百度百科纤维混凝土）

玻璃纤维混凝土不仅有优异的抗压强度，还可弥补传统混凝土抗折、抗拉和抗冲击能力较弱的缺点。另外，玻璃纤维可降低再生沥青混凝土的水敏性，提高了其低温和高温动态模量性能及抗车辙性能。

碳纤维可缓和冲击时混凝土内部裂缝尖端的应力集中，抑制了裂缝的发展，也提高了混凝土的抗冲击性能。另外，利用碳纤维的压敏性、压阻性、温敏性等特性，可实现智能混凝土的损伤预警功能，即计算机可与纤维材料连接反馈，当混凝土内部应力或应变接近极限时自动报警。碳纤维混凝土已在高抗力结构、智能混凝土结构及电磁屏蔽防护等领域得到了应用。

2 复合材料建筑模板

建筑模板作为临时支护结构，可在施工中提高效率、保证质量和安全、循环利用降低造价。建筑模板有木模板、组合式钢模板、木塑复合板、塑料模板以及玻璃纤维增强聚丙烯塑料模板等，玻璃纤维增强聚丙烯塑料模板用玻璃纤维毡作为增强材料，聚丙烯作为基体材料，可通过浸渍成型、注塑成型、挤压成型、模压成型等多种热塑工艺制成，具有质轻、耐腐蚀、回收利用率高等优势，可降低劳动强度并且绿色环保，在建筑领域中得到了广泛的应用。

表1.不同模板材料性能对比

（来源：参考文献2）

GF /PP 塑料模板属于板材，可通过浸渍成型、注塑成型、挤压成型、模压成型等多种成型方法制成，不同的成型方法对GF /PP 塑料模板的性能也具有一定的影响。

1) 浸渍成型是首先将GF 制成毡，然后将其浸入加热熔融后的PP 熔融液中，经过冷却固化成型，随后再裁切成确定尺寸的GF /PP 塑料模板成品; 或者将PP 塑料粉末通过一定的工艺均匀地吸附在GF的纤维表面，再经过加热熔融、冷却固化、裁切等工艺得到GF /PP 塑料模板成品。

2) 注塑成型是将PP 粒料和GF 原料加入螺杆挤出机中，进行加热使PP 熔融，随后将熔融后的原材料直接注入成型模具中，经过冷却固化、开模取出即得到GF /PP 塑料模板成品，该成型工艺可重复性强、产品质量高且生产加工成本低。

3) 拉挤成型是首先将GF 浸渍吸附上PP 熔融液，通过挤出机对其施加牵引力，经过预固化、成型、牵引以及裁切工艺而成，是一种连续成型的工艺方法，生产效率高且产品性能稳定。

4) 模压成型是将GF 和PP 原料首先加入模具内，加热使PP 熔融后施加一定压力使其得到预定形状的产品，成型过程中无熔体流动过程，不会影响纤维的排列取向，能够保证最终塑料模板不同方向的性能。除了上述成型方法之外，还有湿法造纸成型工艺，将GF 和PP 原料粉末加入溶剂中得到悬浮液，添加絮凝剂使其沉降在筛网上，然后烘干筛网，对其

加热使PP 塑料熔融，再经加压、冷却、裁切等工艺即可。

图2.建筑模板

（来源：易安特）

在GF /PP 的传统配方和工艺基础上增加改性剂、增强剂等，同时优化成型工艺，可以进一步提升塑料模板的性能，随着建筑行业的发展，GF /PP 塑料模板在建筑工程中将会有更加普及的应用。

3 复合材料锚杆的应用

锚固技术作为岩土工程施工中的一项重要技术分支，以其安全可靠，高效稳定及良好的经济社会效益，在矿坑、隧道、边坡及基坑等锚固工程支护中应用广泛。纤维增强锚杆，以其轻质高强，耐电磁性，耐腐蚀性，耐高温性的特点已经逐渐取代传统钢筋，成为拉力型注浆锚杆的主要材料，解决了钢筋作为锚杆因耐久性和耐腐蚀性差所带来的安全问题。         

图3. 玻璃钢锚杆

（来源：济宁鸿业）

同时，随着城市地下空间的发展，工程的埋深加大; 地下水位暴涨产生较大的浮力，也对建筑结构的稳定性很不利。目前最常使用的锚固抗浮法中最受推崇的措施是抗浮锚杆，它具有施工便捷、成本低、工期短、适用范围广、抗浮效果好等优点。

在土方开挖过程中，为了防止土壤、岩体的坍塌，保持其稳定性，需要在掘进后进行支护。支护形式为刚性、柔性加固并行。在基坑支护工程中采用锚杆加固技术属于柔性加固。

传统钢筋锚杆极易生锈，严重影响建筑物的使用寿命。纤维锚杆可用作抗浮锚杆或基坑支护锚杆，其抗拉强度更高、质量轻、耐蚀性及良好的绝缘性，应用会日趋广泛。

4 结构加固补强

纤维复合材料与传统建筑材料( 混凝土或钢材等) 的组合结构中常见有两种形式: 纤维布现场湿黏作业约束加固混凝土结构，或预制成型的纤维管既作为浇筑模板又约束混凝土并用于新建混凝土结构。

工程中常用的结构加固方法有加大截面法、外包钢加固法、预应力加固法、粘钢加固法和粘贴纤维复合材料加固法等。传统的加固方法整体水平比较落后、施工方法和施工工艺比较复杂，对结构的自重和使用面积有一定的影响。纤维复合材料加固钢筋混凝土结构已成为目前常用的加固方法之一，具有高强高效、少增加结构尺寸、不进行大的结构处理、施工方便、工期短、适用广、耐疲劳、耐腐蚀等优点。主要包括外贴加固、嵌入加固和网格加固。使用碳纤维/玻璃纤维复合材料加固的塑性和承载力大于单独使用这两种纤维材料，效果更好且成本更低。

图4.碳纤维结构补强

（来源：江苏博实）

5 建筑门窗的应用

随着我国能源形势日益严峻，建筑节能已成为我国建设节约型社会的重要手段，外墙保温性能要求不断提高，由门窗产生的热损失占到建筑物总能耗的50％左右，因此积极正确地推广节能门窗对于完成国家的节能减排任务具有重要意义。据不完全统计，门窗市场能达到千亿级，经过多年的发展，目前国内广泛使用的门窗产品有铝合金门窗（市场占有比例为40%）、塑料（PVC）门窗（占的比例为35%）及其它材料的产品（彩钢窗、木窗、聚酯玻璃钢窗等，占了剩余的25%）。

复合材料（聚氨酯）拉挤型材门窗综合了其他类门窗的优点，既有钢、铝门窗的强度，又有又有塑钢窗的防腐、保温、节能性能，更具有自身的独特的隔音、抗老化、线膨胀系数低等性能。针对整窗K值要求不断降低的趋势，纤维增强聚氨酯复合材料门窗相较之下，性价比更高，应用将越来越广泛。

图5.聚氨酯拉挤全截面门窗

（来源：科思创）

参考文献：

[1] 纤维复合材料在建筑领域的研究应用，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应用，剧秀梅，塑料工业