探究建筑工程結構設計中新型建筑材料的應用路徑

易金華

（湖南交通職業(yè)技術學院，湖南 長沙 410132）

新的建筑材料包括新的原材料和產(chǎn)品，所謂新型建筑材料是不同于現(xiàn)有建筑材料的建筑材料，例如石灰、磚、瓦、沙子等，屬于一個廣泛的概念。實際上，新型建筑材料主要基于幾種主要成分：玻璃、水泥、粘土空心磚、鋼鐵和木材、各種加氣混凝土產(chǎn)品和各種建筑砌塊，并且在建筑中使用了新的無機非金屬材料。新建筑材料和由各種新材料制成的各種建筑產(chǎn)品都屬于新型建筑材料的類別。新型建筑材料具有諸多優(yōu)異的性能，例如隔熱、節(jié)能、重量輕、強度高以及具有裝飾作用等。使用新型建筑材料不僅可以顯著改善房屋的功能，還可以使建筑物的內(nèi)部和外部更加現(xiàn)代化，并滿足人們的審美要求，一些新的建筑材料還可以大大減輕建筑物的重量，能夠為輕型建筑結構創(chuàng)造條件，促進建筑施工技術的現(xiàn)代化，應大大加快建筑施工的速度。在低碳和環(huán)保的背景下，在建筑項目中使用新型建筑材料是建筑項目未來發(fā)展的要求。為了更好地促進建筑項目的發(fā)展，本文討論了新型建筑材料的特點以及在建設項目的結構設計中的應用等問題。

1 新型建筑材料的性能特點

1.1 復合型、多樣性

傳統(tǒng)建筑材料通常僅提供一種建筑結構或使用方法，隨著建筑技術的不斷創(chuàng)新和進步，人們的生活要求也不斷提升，同時也提高了建筑材料的標準。例如，一些建筑工程需要使用具有殺菌和殺菌功能的材料，這促進了生物納米技術在新材料中的復合應用。一些建筑項目需要良好的隔熱性能，因此可以使用聚苯乙烯板等。

1.2 具有良好的生態(tài)環(huán)保性

經(jīng)濟的快速發(fā)展和豐富的物質資源的發(fā)展也導致了自然生態(tài)環(huán)境的不斷惡化和破壞。越來越多的人意識到生態(tài)可持續(xù)發(fā)展和能源消耗的關鍵作用。建筑業(yè)與人類的生活發(fā)展密切相關，在能源的使用和消耗中占有相當大的比重。因此，更加環(huán)保地使用建筑材料和節(jié)約能源的方式是十分重要的，節(jié)能新材料的研發(fā)與普及已成為我們的首要任務。由于新型建筑材料具有良好生態(tài)效果的節(jié)能環(huán)保功能，因此已開始在各種建筑項目中被廣泛應用，如今已成為建材行業(yè)中一個非常重要的課題。

1.3 強度高、質量輕、高標準

建筑項目中使用的建筑材料必須符合建筑工程設計的強度要求和重量標準。隨著建筑技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，人們的生產(chǎn)和生活要求不斷提高，建筑材料的標準也在不斷提高。為響應市場需求而開發(fā)，新型建筑材料已適應新的建筑工程標準。這些新型建筑材料的性能正變得越來越強大，均具有高強度、輕質和高硬度的特性，足以滿足各種結構的要求，同時其特殊要求超過了工程設計標準，因此在市場上廣受青睞。

1.4 可回收、重復利用

在施工期間，施工項目會產(chǎn)生大量的建筑垃圾和殘余廢物，如果盲目地或隨意地處理，不僅會造成環(huán)境污染和影響，而且對某些建筑垃圾的處理也不到位。因此，人們使用創(chuàng)新技術來轉化和回收建筑廢料以獲得新的建筑材料。例如，纖維石膏板和石膏碎料板是由廢物轉化而來的。轉換材質的過程非常簡單，僅產(chǎn)生非常低的輻射，同時還能減少能耗，甚至材料本身的一部分就可以回收和再利用。這對資源再利用以及環(huán)境保護具有積極的影響[1]。

2 于建筑工程結構設計中應用新型建筑材料的意義

2.1 改善人們的居住環(huán)境

綠色環(huán)保是當前建設項目的主要方向，與傳統(tǒng)材料相比，新型建筑材料具有水污染特性和較少的破壞，新型建筑材料與常規(guī)材料相比具有優(yōu)異的保溫性和防潮性。當將這種技術應用于建筑項目的建設中時，其優(yōu)勢可以提高整個項目的安全性和舒適性。在建筑項目中使用新型建筑材料可以有效地解決以前項目的大規(guī)模能耗問題。

2.2 節(jié)約能源

通過對相關數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，建筑業(yè)務中由于材料選擇不當而導致的資源損失率每年達到25%。如何創(chuàng)新建筑材料以及環(huán)保建筑的要求，已成為相關人員應該思考和解決的首要問題，目的是為了確保建筑業(yè)可以實現(xiàn)綠色低碳。在當前的建筑項目中，人們專注于選擇和使用成本低、重量輕、強度高、環(huán)保的新型建筑材料[2]。新建筑材料的使用不僅減少了工程材料的消耗，而且減少了由于使用材料而造成的環(huán)境污染。

3 建筑工程結構設計中的新型建筑材料

3.1 相變儲能砂

將相變材料添加到諸如砂漿的基礎材料中形成相變儲能砂，其性能優(yōu)于普通砂。對于微膠囊技術而言，當在密封能量微球的內(nèi)部增加一些石蠟并添加少量水泥時，就會出現(xiàn)蠟砂漿，可以將其應用于房屋的內(nèi)墻上，以便在冬季充分節(jié)省建筑物的熱量。當建筑物內(nèi)部溫度較高時，該材料會吸收過多的熱量[3]。

3.2 相變儲能墻板

相變儲能墻板最早出現(xiàn)在1980 年代，是建筑工程中的一種殼結構材料，例如混凝土基礎材料、石膏基基礎材料和基礎保溫材料等。當建筑物內(nèi)部的溫度高于材料溫度時，相變儲能墻板可以在相變的影響下有效吸收房屋內(nèi)部的溫度，并且在吸收室溫時還可以釋放一定量的熱量，有效改善房屋舒適度。

3.3 相變材料

建設項目的承重結構承擔著整棟建筑的負荷，承重結構的穩(wěn)定性和強度直接影響到項目的建設。混凝土是建筑工程中的常用材料。隨著建筑工程技術的進步，混凝土的性能得到了有效改進。建筑工程中出現(xiàn)了各種類型的高性能混凝土，例如活性細粉混凝土、纖維混凝土及智能高性能混凝土等。若向這些混凝土中添加適量的混合物，可使其成為高性能的相變材料[4]。除混凝土外，用于建筑項目的相變材料還包括相變涂料、絕緣材料等。其中，在建設項目中使用相變混凝土織物可以提高建設項目的溫度穩(wěn)定性，在項目上應用相變涂料可以提高建筑物的儲熱能力。

4 新型建筑材料在建筑工程結構設計中的應用

新型建筑材料可用于吊頂、門窗、墻壁、裝飾和密封。另外，其有多種類型，包括純天然、金屬、非金屬和化學物質，可用于多種用途。接下來，我們將說明新材料在各種建筑項目中的具體應用：

4.1 應用于建筑工程承重結構中

建筑物的承重結構決定了整個建筑物的承重和可變的承載能力，因為建筑物的強度和穩(wěn)定性非常重要[5]。在大多數(shù)情況下，建筑物的承重結構材料用混凝土固化，其耐久性和可加工性有所提升，并且隨著新型材料各方面性能的完善，混凝土的性能與強度也在不斷提高。當前使用的高性能混凝土包括反應型細粉混凝土、高性能智能混凝土以及纖維混凝土等。這種高性能混凝土具有出色的抗?jié)B性以及出色的強度，穩(wěn)定性和耐久性很高。與各種類型的混凝土外加劑混合后，可以成為一種非常好的新型建筑材料。對于鋼結構類型的建設項目而言，抗震鋼結構是一種很好的新型建材，可用于規(guī)范的生產(chǎn)加工，其具有污染小、結構簡單、抗震性強以及節(jié)能環(huán)保的特點。通過再利用來恢復生態(tài)和諧，這對環(huán)境保護具有積極影響，對于持續(xù)的研究和開發(fā)具有重要的意義[6]。

4.2 應用于建筑工程維護結構中

建設項目的維護和管理結構不僅會直接影響建筑物本身的維護，而且應具有不同的性能，以滿足結構的承重能力和高性能保溫的要求。加氣混凝土砌塊由于其具有重量輕、孔隙率高、耐火性和保溫性能，因而被廣泛用于建筑項目的維護結構中。如果需要更高的隔熱性能，珠光板和聚酯苯乙烯板也是非常合適的材料。這是因為絕緣性能非常好并且重量輕，因此可以最大程度地減輕建筑結構的重量并改善建筑性能。當然，當暖通空調(diào)設備穿過墻壁時，應注意熱橋的散熱和隔熱性能，以盡可能防止破壞墻壁的維護結構。此外，可以將太陽能用作外部維護結構的玻璃材料，絕緣材料也可以有效地提高效率。例如，深圳南站的領導室使用太陽能電池板來增加室內(nèi)透光率，增加照明面積，節(jié)省電費，值得積極推廣[7]。

4.3 應用于建筑工程結構墻體中

在墻的建造過程中，建筑物可以使用基于通過特定加工技術壓縮的傳統(tǒng)木板的基板材料，該過程可以極大地提高材料的氣密性并增加木板的使用率以及使用壽命。此外，這種材料是高度不滲透的，可以有效地防止漏水，加工流程簡單，在此基礎上有效降低成本，對環(huán)境和生態(tài)的影響小，這是其設計的重大創(chuàng)新和進步。另外，作為一種新型建筑材料，通過在普通的壁材上鋪設鋁箔和真空鋁聚酯，可以大大提高壁的隔熱性能，同時增加壁的光屏蔽性能和導熱性，值得被廣泛推廣和使用。

5 在建筑工程結構設計中新型建筑材料的應用趨勢

5.1 垃圾的回收再利用技術

在建設項目的建設中，傳統(tǒng)的廢物處理方法是垃圾掩埋和焚化，但是在垃圾掩埋和焚化過程中，會發(fā)生相對嚴重的空氣污染和水污染，這導致了不適合能源使用的建設項目的發(fā)展。開發(fā)和研究新的廢物回收技術，其已經(jīng)成為相關人員需要長期思考和解決的問題[8]。例如，在處理建筑垃圾時，可以采用細菌植入的形式將垃圾轉化為環(huán)保、科學、節(jié)能的綠色細菌肥料，同時在環(huán)保技術的支持下，固體垃圾粉可以進行處理和再利用，也可以轉換為廢物，并改善整個建筑項目的環(huán)保效益。

5.2 污水淤泥再利用技術

該技術主要應用于污水和污泥，可通過理化特性處理污泥和污水，并采用固液分離沉淀技術提取符合國家要求的純凈水，所獲得的純凈水可以循環(huán)再利用。

5.3 太陽能的使用

我國地理位置十分優(yōu)越，全國許多地區(qū)都有足夠的太陽能資源，將太陽能作為可再生資源用于建設項目，可以提高整個項目的綠色環(huán)保水平。從整個建設項目的實際建設情況來看，太陽能可用于發(fā)電和供熱，反光罩還可收集建筑物的光源，減少人工照明消耗，節(jié)約能源[9]。

5.4 循環(huán)水采暖技術

循環(huán)水加熱技術適用于冬季氣溫低的東北地區(qū)，不適用于水資源短缺的地區(qū)。在實際發(fā)展情況下，熱水加熱會消耗更多的水資源，在加熱過程中會浪費水資源。目前，已經(jīng)研究出了循環(huán)水加熱技術來解決各個地區(qū)的熱水問題，這種形式的加熱技術可以使用套管使加熱管連接良好，并且加熱過程中的耗水量減少。

6 結語

綜上所述，隨著建材制造技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展以及人們對材料壽命的要求不斷提高，新材料在建筑工程中的應用已成為人們關注的焦點。新型建筑材料的應用不僅豐富了建筑結構的設計類型，而且滿足了不同的性能要求，有利于工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活需求。新型建筑材料最不尋常的是它們具有顯著優(yōu)勢，在追求環(huán)境友好和生態(tài)環(huán)境保護的基礎上，減少建筑垃圾和能源消耗。因此，在新的歷史時期，必須將有關人員與整個建設項目的建設要求結合起來，以加強新型建材的應用，不斷優(yōu)化建設項目的發(fā)展。