新型土木工程材料的探討

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摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化城市化水平的不斷提升，建筑行業(yè)規(guī)模日益壯大，土木工程作為建筑工程的主要組成部分，并且對整個施工的質(zhì)量起著決定性的作用。由于土木工程的重要地位，我們必須重視建筑工程的施工材料選擇與質(zhì)量控制。但是隨著建筑工程行業(yè)的壯大與發(fā)展，也逐漸發(fā)現(xiàn)了很多不足與問題，因此，必須針對問題采取有效措施。本文主要是對幾種新型的土木工程材料，如高性能混凝土材料和新型節(jié)能墻體材料，及土工工程材料未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析論述，希望能夠更好地推動其在土工工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：土木工程；土工工程材料；發(fā)展趨勢

土木工程材料是指在土木工程中所使用的各種材料及其制品的總稱。它是一切建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，是組成建筑結(jié)構(gòu)物的最基本構(gòu)成元素。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得土木工程的新型材料如雨后春筍般出現(xiàn)，表現(xiàn)出節(jié)能、高效、環(huán)保等特點(diǎn)，并呈現(xiàn)種類繁多，性質(zhì)各異，用途不同的特性。下文將對新型材料在土木工程中的應(yīng)用進(jìn)行詳述。

一、高性能混凝土材料

在冬天氣溫環(huán)境較為惡劣的情況下HPC能夠保證快速凝結(jié)且強(qiáng)度增長較快，不會在低溫環(huán)境下凝結(jié)冰凍。而在高溫環(huán)境下HPC也能夠保證其塌落度符合建筑要求，對水化熱程度也能較好的控制。HPC 要求具有高耐久性和高強(qiáng)度、優(yōu)良的工作性，首先體現(xiàn)在較高的早期強(qiáng)度、高驗收強(qiáng)度、高彈性模量；其次是高耐久性。即便是使用條件較為惡劣，也可以保證內(nèi)部鋼筋不被腐蝕，維持混凝土材料應(yīng)有的堅固和耐久性；最后則體現(xiàn)在HPC的高可泵性以及和易性上，且使用HPC筑造的結(jié)構(gòu)更加容易修整。

1.自密實混凝土

該種混凝土材料無需進(jìn)行機(jī)械振搗，混凝土自身重量即可以完成其密實度的提高。雖然其材料的流動性較強(qiáng)，但是不易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。而該種混凝土的排至方式較為特殊：首先該種混凝土中固體體積的50%為粗骨料；其次砂漿體積中40%為細(xì)骨料；再者，水灰配比在0.9至1.0之間；最后需要通過流動性實驗最終確定材料中的水灰比以及塑化劑量。只有通過上述步驟，才能使材料性能達(dá)到最佳。

2.輕質(zhì)混凝土

通過利用凝灰?guī)r以及浮石等天然輕質(zhì)骨料以及爐渣、煤矸石、煤粉灰陶粒等工業(yè)廢料和人造輕質(zhì)骨料制備成密度較小的輕質(zhì)混凝土雖然在密度上較小，但是抗凍以及保溫性能相對于其他材料具有很大的優(yōu)勢。且輕質(zhì)混凝土的原材料是煤矸石、廢棄的工業(yè)渣滓以及粉煤灰，成本較低，能夠有效降低混凝土制備的成本，同時也能夠變廢為寶，減少污染，對于廠區(qū)以及城市的環(huán)保有促進(jìn)作用，有效減少廢料堆積占用空間。

3.低強(qiáng)混凝土

這種材料可用于基礎(chǔ)、樁基的填、墊、隔離及作路基或填充孔洞之用，也可用于地下構(gòu)造。在一些特定情況下，可用低強(qiáng)混凝土調(diào)整混凝土的相對密度、工作度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量等性能指標(biāo)，而且不易產(chǎn)生收縮裂縫。

二、新型節(jié)能墻體材料

2.新型砌體材料

墻體欲達(dá)到保溫、降低傳熱量的目的需要采用保溫性能以及隔熱性能良好的低導(dǎo)熱系數(shù)砌體材料，并采用先進(jìn)的砌筑結(jié)構(gòu)。近年來土工建設(shè)大多使用一種新型的節(jié)能墻體材料是由新型的保溫材料結(jié)合傳統(tǒng)材料符合而成。常用的建筑保溫材料主要有加氣混凝土、泡沫塑料、礦物棉以及玻璃棉和膨脹巖，而復(fù)合材料中的另外物質(zhì)則是空心磚、粘土實心磚以及空心砌塊等材料砌體。復(fù)合墻體中的保溫材料具有較好的絕熱性，導(dǎo)熱系數(shù)較低，這種墻體的保溫性較之于單一材料墻體更強(qiáng)，因此能夠有效降低能耗。但是相對于一般的墻體，其建筑成本較高，且在建筑結(jié)構(gòu)上有著一定的要求，一般采用墻體不承重或者是框架式結(jié)構(gòu)。

2.智能材料

大型土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的使用期都長達(dá)幾十年、甚至上百年。在其使用過程中，由于環(huán)境載荷作用、疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)和材料老化等不利因素的影響，結(jié)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生損傷積累、抗力衰減，甚至導(dǎo)致突發(fā)事故.為了有效地避免突發(fā)事件故的發(fā)生，就必須加強(qiáng)對此類結(jié)構(gòu)和設(shè)施的健康監(jiān)測。一種稱為碳纖維機(jī)敏混凝土材料的智能材料，在大型土木工程健康監(jiān)測中已得到應(yīng)用。

3.新型復(fù)合墻板

復(fù)合墻板是一種新型的節(jié)能保溫墻體材料，主要由高效絕熱內(nèi)外墻板、保溫材料復(fù)合而成，在工廠按照要求的模數(shù)以及尺寸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，包括門、窗等構(gòu)件均可和墻板一體化制造，運(yùn)送到施工現(xiàn)場安裝在結(jié)構(gòu)框架上，即形成房屋建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，這是近年來發(fā)達(dá)國家采取的主要建筑形式。但是該種復(fù)合墻板不需要承受外力，因此大多厚度采用了130mm左右，質(zhì)量輕，且具有較高的保溫性能，施工操作便捷。

三、土木工程材料的發(fā)展趨勢

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前土木工程材料的物理力學(xué)性能得到明顯改善，且隨著現(xiàn)代陶瓷與玻璃的性能改進(jìn)，其應(yīng)用范圍也有明顯的變化。例如水泥和混凝土的強(qiáng)度、耐久性及其他功能均有所改善；隨著現(xiàn)代陶瓷與玻璃的性能改進(jìn)，其應(yīng)用范圍與使用功能已經(jīng)大大拓寬。此外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的應(yīng)用方式也發(fā)生了較大變化現(xiàn)代施工技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用也使得材料在工程中的性能表現(xiàn)比以往好為現(xiàn)代土木工程的發(fā)展奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進(jìn)步，但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。

從土木工程材料的來源來看，由于土木工程材料的用量巨大，尤其在應(yīng)用方面，經(jīng)過長期使用的不斷累積，單一品種或數(shù)個品種的原材料來源已不能滿足其持續(xù)不斷的發(fā)展的需求。尤其當(dāng)前以往大量采用的粘土磚瓦和木材等已經(jīng)給社會的可持續(xù)發(fā)展帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。從土木工程對材料技術(shù)性能要求的方面來看，技術(shù)性能的要求也越來越多，各種物理性能指標(biāo)的要求也越來越高，從而表現(xiàn)為未來建筑材料的發(fā)展具有多功能和高性能的特點(diǎn)。具體來說就是材料向著輕質(zhì)高強(qiáng)、多功能、良好的工藝性和優(yōu)良耐久性的方向發(fā)展。

今后土木工程材料必將需要在原材料方面最大限度的節(jié)約有限資源，充分利用可再生資源技工農(nóng)業(yè)廢料；在生產(chǎn)工藝上要大力引進(jìn)現(xiàn)代技術(shù)，改造或淘汰陳舊設(shè)備，降低原材料及能源消耗，減少環(huán)境污染；在性能方面要力求輕質(zhì)高強(qiáng)耐久多功能及結(jié)構(gòu)功能智能一體化；在產(chǎn)品形式方面積極發(fā)展預(yù)制技術(shù)，逐步提高構(gòu)件化、單元化的水平；加緊具有自感知、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)功能的土木材料的開發(fā)研制；展開各種機(jī)敏或智能材料在土木工程正好應(yīng)用的研究?？偠灾?，我們測繪工作者用測繪儀器丈量世界，我們選材料時通過對環(huán)境的影響對后來人的影響來決定土木工程材料的好壞，在未來，基于材料原有的性質(zhì)的基礎(chǔ)上，必須實現(xiàn)土木工程的可持續(xù)發(fā)展。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，土木工程中的使用材料發(fā)生了很多變化，其中所蘊(yùn)含的科學(xué)技術(shù)的比重也越來越大，我們作為行業(yè)的從業(yè)人員，應(yīng)該學(xué)會使用這些新興材料，從而使我們的工作更進(jìn)一步。科技的發(fā)展是所有行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，在技術(shù)的支持下效率質(zhì)量提高都會得到一定的推進(jìn)，使用的工程材料中也發(fā)生了很大的變化，科技成分越來越高，而作為土建工程的操作人員，應(yīng)當(dāng)與時俱進(jìn)，時刻關(guān)注材料變化，掌握新型材料的使用技術(shù)，使得土建工程向著更加完善的方向發(fā)展。

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