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      土木工程材料新進(jìn)展及其應(yīng)用

      2020-05-12 10:01:40朱靜微劉海濱黃小亮潘澤真
      科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2020年10期
      關(guān)鍵詞:木塑新型材料建筑材料

      朱靜微 劉海濱 柴 祥 黃小亮 潘澤真

      (江西科技學(xué)院土木工程學(xué)院,江西 南昌330000)

      近幾年來(lái),各種新型材料的發(fā)展以及應(yīng)用給土木工程行業(yè)帶來(lái)了全新的變化。對(duì)于傳統(tǒng)材料而言,打破了原有建筑材料的局限,大大提高原有材料的各種性能??朔嗽S多缺點(diǎn),從而提高工程建筑的速度,其研發(fā)對(duì)土木工程材料的發(fā)展及應(yīng)用有重要的借鑒作用。

      1 綠色建筑材料目前發(fā)展趨勢(shì)

      綠色建筑材料,在國(guó)際學(xué)術(shù)界提出綠色材料的定義為原料采取、產(chǎn)品制造、使用或循環(huán)以及廢料處理環(huán)節(jié)中對(duì)地球環(huán)境負(fù)荷最小或利于人類(lèi)健康的材料,它們要具備凈化吸收功能和促進(jìn)健康的功能,亦稱(chēng)之為“環(huán)境調(diào)和材料”。在建筑工程迅速發(fā)展的背后是環(huán)境污染加劇和生態(tài)環(huán)境破壞日益嚴(yán)重,所以,綠色材料的研發(fā)及應(yīng)用刻不容緩。而隨著綠色建筑的發(fā)展,涌現(xiàn)了許多代表性的綠色材料,可將其分為在以下幾種材料。

      1.1 節(jié)約自然資源型綠色建筑材料。在以往的建筑工程中,經(jīng)常采用的是磚、土、石、木材、混凝土等,而這些材料的采取過(guò)程會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成較大的破壞。而新型綠色建材是通過(guò)對(duì)原有的廢棄材料進(jìn)行二次加工,達(dá)到回收利用的目的。舉例而言,利用廢棄混凝土生產(chǎn)綠色混凝土、合成纖維混凝土、多孔預(yù)制塊植栽混凝土等。此類(lèi)做法可以充分利用自然資源,很好地避免了大量采用自然資源而破壞生態(tài)循環(huán)。

      1.2 能源節(jié)約型綠色建筑材料。能源節(jié)約型建筑材料主是收集工業(yè)建筑所產(chǎn)生的各種廢料,利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),對(duì)它們進(jìn)行加工和改造。采用廣泛的原材料,充分利用使其性能更加優(yōu)良。例如用保溫隔熱型墻壁或多功能玻璃達(dá)到節(jié)省原材料的目的,如玻璃泡沫材料,它是由碎玻璃、發(fā)泡劑、改良添加劑和發(fā)泡促進(jìn)劑等混合高溫制成的無(wú)機(jī)非金屬玻璃材料。這種新型材料抗菌、滅菌、除臭、除霉、防火、調(diào)溫、消磁、防輻射、抗靜電,能在各種惡劣環(huán)境下使用。

      1.3 環(huán)境友好型綠色建筑材料。由于建筑消費(fèi)的質(zhì)量直接關(guān)系到人們生活的舒適度和健康度, 綠色環(huán)境成為買(mǎi)房業(yè)主的共識(shí)。同樣人們?cè)絹?lái)越需要無(wú)放射、無(wú)污染的綠色材料,以防止在使用過(guò)程中對(duì)壞境造成二次污染。這類(lèi)新型材料全都無(wú)毒無(wú)害,不會(huì)傷害人體健康,也不包含一些放射性物質(zhì),不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。如目前廣泛應(yīng)用的聚氨酯材料,它不僅無(wú)味無(wú)毒,還可以代替塑料、橡膠、尼龍等諸多材料。

      1.4 空間綠色建筑材料。伴隨環(huán)球氣溫的迅速上升,廣泛使用隔熱材料、散熱材料等工程材料,可以更好的調(diào)節(jié)全球溫度,更能防止因建筑物過(guò)多而造成的“城市熱島效應(yīng)”。“霧霾”也是中國(guó)人無(wú)法避免的一個(gè)話(huà)題,很多的地區(qū)嚴(yán)重的時(shí)候甚至全天室外處于霧霾狀態(tài),而空氣凈化建材可以為整日活動(dòng)在建筑內(nèi)部提供了舒適的空氣環(huán)境。玻璃材料在建筑中被使用的頻率越來(lái)越大,所以吸光材料、可反射光材料等玻璃建筑材料也逐步運(yùn)用于工程建筑中。

      2 復(fù)合材料的研究及其應(yīng)用

      現(xiàn)階段土木工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)十分高,單一種類(lèi)或數(shù)個(gè)種類(lèi)的原材料已經(jīng)不能符合其性能需求,必須對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行改造,充分利用原材料,以及合理發(fā)揮不同材料之間的優(yōu)缺點(diǎn),采用復(fù)合工藝,制造出具有更高性能的復(fù)合材料。新型復(fù)合材料的應(yīng)用可以打造安全、舒適、美觀、耐久的現(xiàn)代化房屋,以增加人們對(duì)房屋的舒適度和滿(mǎn)意度。

      在現(xiàn)有的材料制備過(guò)程中,水泥混凝土、鋼材、鋼筋混凝土已是無(wú)法代替的最基本組成結(jié)構(gòu),而這些材料在工程建設(shè)過(guò)程中有很多缺點(diǎn),需要在其性能上有所加強(qiáng)。對(duì)于普通的混凝土,可以調(diào)整其原材料的配制比例,也可以加入新型材料,亦可以改變?cè)械闹圃旃に?,使其向高品質(zhì)、低成本、易于施工的方向發(fā)展,滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)需要,形成新型混凝土。還有許多其他的材料可以通過(guò)復(fù)合,得到功能上的互補(bǔ),變得更輕質(zhì)高強(qiáng)。

      2.1 新型復(fù)合材料FRP。新型復(fù)合材料主要是指FER(纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料),該復(fù)合材料是將基體材料與纖維材料按一定比例混合而成,具備較為優(yōu)異的力學(xué)性能,在抗拉強(qiáng)度、抗疲勞性能、機(jī)器強(qiáng)度、耐腐蝕性和硬度等方面,都要優(yōu)于傳統(tǒng)土木工程材料。該材料有三種類(lèi)型,分別是碳纖維增強(qiáng)塑料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料、芳綸纖維增強(qiáng)塑料。

      2.2 稻殼- 木塑復(fù)合材料。木塑復(fù)合材料(Wood-Plastic Composites,WPC)是指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等,代替通常的樹(shù)脂膠粘劑,與超過(guò)50%以上的木粉、稻殼、秸稈等廢植物纖維混合成新的木質(zhì)材料。而對(duì)這種材料進(jìn)行改良后,得到的稻殼- 木塑復(fù)合材料通過(guò)試驗(yàn)比較三種不同材料的力學(xué)性能, 實(shí)驗(yàn)證明, 這種材料的建筑模板比其他幾種材料的性能更加優(yōu)良,并且具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高和環(huán)保等許多好處。

      3 結(jié)論

      材料的組成屬于土木工程最基礎(chǔ)、最主要的一個(gè)方面。在當(dāng)代科技飛速發(fā)展的同時(shí),人們對(duì)建筑的設(shè)計(jì)理念也發(fā)生了變化,以往的建筑材料已不再適用。研發(fā)更多的新型材料對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展具有重大意義,每一項(xiàng)新型材料的應(yīng)用對(duì)材料的研發(fā)都是里程碑式的,作為新時(shí)代的大學(xué)生,我們土木人所能做的就是努力學(xué)習(xí)理論知識(shí),爭(zhēng)取為新型材料的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量。

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