新型土木工程材料的探讨

新型土木工程材料的探讨

黄桂飞

关键词：土木工程；土工工程材料；发展趋势

土木工程材料是指在土木工程中所使用的各种材料及其制品的总称。它是一切建筑工程的物质基础，是组成建筑结构物的最基本构成元素。由于科学技术的发展，使得土木工程的新型材料如雨后春笋般出现，表现出节能、高效、环保等特点，并呈现种类繁多，性质各异，用途不同的特性。下文将对新型材料在土木工程中的应用进行详述。

一、高性能混凝土材料

在冬天气温环境较为恶劣的情况下HPC能够保证快速凝结且强度增长较快，不会在低温环境下凝结冰冻。而在高温环境下HPC也能够保证其塌落度符合建筑要求，对水化热程度也能较好的控制。HPC要求具有高耐久性和高强度、优良的工作性，首先体现在较高的早期强度、高验收强度、高弹性模量;其次是高耐久性。即便是使用条件较为恶劣，也可以保证内部钢筋不被腐蚀，维持混凝土材料应有的坚固和耐久性；最后则体现在HPC的高可泵性以及和易性上，且使用HPC筑造的结构更加容易修整。

1.自密实混凝土

该种混凝土材料无需进行机械振捣，混凝土自身重量即可以完成其密实度的提高。虽然其材料的流动性较强，但是不易出现离析现象。而该种混凝土的排至方式较为特殊：首先该种混凝土中固体体积的50%为粗骨料；其次砂浆体积中40%为细骨料；再者，水灰配比在0.9至1.0之间；最后需要通过流动性实验最终确定材料中的水灰比以及塑化剂量。只有通过上述步骤，才能使材料性能达到最佳。

2.轻质混凝土

通过利用凝灰岩以及浮石等天然轻质骨料以及炉渣、煤矸石、煤粉灰陶粒等工业废料和人造轻质骨料制备成密度较小的轻质混凝土虽然在密度上较小，但是抗冻以及保温性能相对于其他材料具有很大的优势。且轻质混凝土的原材料是煤矸石、废弃的工业渣滓以及粉煤灰，成本较低，能够有效降低混凝土制备的成本，同时也能够变废为宝，减少污染，对于厂区以及城市的环保有促进作用，有效减少废料堆积占用空间。

3.低强混凝土

这种材料可用于基础、桩基的填、垫、隔离及作路基或填充孔洞之用,也可用于地下构造。在一些特定情况下,可用低强混凝土调整混凝土的相对密度、工作度、抗压强度、弹性模量等性能指标,而且不易产生收缩裂缝。

二、新型节能墙体材料

2.新型砌体材料

墙体欲达到保温、降低传热量的目的需要采用保温性能以及隔热性能良好的低导热系数砌体材料，并采用先进的砌筑结构。近年来土工建设大多使用一种新型的节能墙体材料是由新型的保温材料结合传统材料符合而成。常用的建筑保温材料主要有加气混凝土、泡沫塑料、矿物棉以及玻璃棉和膨胀岩，而复合材料中的另外物质则是空心砖、粘土实心砖以及空心砌块等材料砌体。复合墙体中的保温材料具有较好的绝热性，导热系数较低，这种墙体的保温性较之于单一材料墙体更强，因此能够有效降低能耗。但是相对于一般的墙体，其建筑成本较高，且在建筑结构上有着一定的要求，一般采用墙体不承重或者是框架式结构。

2.智能材料

大型土木工程结构和基础设施的使用期都长达几十年、甚至上百年。在其使用过程中，由于环境载荷作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发事故.为了有效地避免突发事件故的发生，就必须加强对此类结构和设施的健康监测。一种称为碳纤维机敏混凝土材料的智能材料，在大型土木工程健康监测中已得到应用。

3.新型复合墙板

复合墙板是一种新型的节能保温墙体材料，主要由高效绝热内外墙板、保温材料复合而成，在工厂按照要求的模数以及尺寸标准进行工业化生产，包括门、窗等构件均可和墙板一体化制造，运送到施工现场安装在结构框架上，即形成房屋建筑的外围护结构，这是近年来发达国家采取的主要建筑形式。但是该种复合墙板不需要承受外力，因此大多厚度采用了130mm左右，质量轻，且具有较高的保温性能，施工操作便捷。

三、土木工程材料的发展趋势

研究发现，当前土木工程材料的物理力学性能得到明显改善，且随着现代陶瓷与玻璃的性能改进，其应用范围也有明显的变化。例如水泥和混凝土的强度、耐久性及其他功能均有所改善；随着现代陶瓷与玻璃的性能改进，其应用范围与使用功能已经大大拓宽。此外，随着技术的进步，传统的应用方式也发生了较大变化现代施工技术与设备的应用也使得材料在工程中的性能表现比以往好为现代土木工程的发展奠定了良好的物质基础。尽管目前土木工程材料在品种与性能上已有很大的进步，但与人们对于其性能要求的期望值还有较大差距。

从土木工程材料的来源来看，由于土木工程材料的用量巨大，尤其在应用方面，经过长期使用的不断累积，单一品种或数个品种的原材料来源已不能满足其持续不断的发展的需求。尤其当前以往大量采用的粘土砖瓦和木材等已经给社会的可持续发展带来了沉重的负担。从土木工程对材料技术性能要求的方面来看，技术性能的要求也越来越多，各种物理性能指标的要求也越来越高，从而表现为未来建筑材料的发展具有多功能和高性能的特点。具体来说就是材料向着轻质高强、多功能、良好的工艺性和优良耐久性的方向发展。

今后土木工程材料必将需要在原材料方面最大限度的节约有限资源，充分利用可再生资源技工农业废料；在生产工艺上要大力引进现代技术，改造或淘汰陈旧设备，降低原材料及能源消耗，减少环境污染；在性能方面要力求轻质高强耐久多功能及结构功能智能一体化；在产品形式方面积极发展预制技术，逐步提高构件化、单元化的水平；加紧具有自感知、自调节、自修复功能的土木材料的开发研制；展开各种机敏或智能材料在土木工程正好应用的研究。总而言之，我们测绘工作者用测绘仪器丈量世界，我们选材料时通过对环境的影响对后来人的影响来决定土木工程材料的好坏，在未来，基于材料原有的性质的基础上，必须实现土木工程的可持续发展。

四、结束语

综上所述，随着科学技术的快速发展，土木工程中的使用材料发生了很多变化，其中所蕴含的科学技术的比重也越来越大，我们作为行业的从业人员，应该学会使用这些新兴材料，从而使我们的工作更进一步。科技的发展是所有行业发展的基础，在技术的支持下效率质量提高都会得到一定的推进，使用的工程材料中也发生了很大的变化，科技成分越来越高，而作为土建工程的操作人员，应当与时俱进，时刻关注材料变化，掌握新型材料的使用技术，使得土建工程向着更加完善的方向发展。

参考文献：

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