淺析新型土木工程材料應(yīng)用

魏斌

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)體系的不斷健全，土木工程材料應(yīng)用方案不斷得到改革，在這個(gè)過程中，其蘊(yùn)含的科學(xué)技術(shù)比例日益提升，這對(duì)工作人員的業(yè)務(wù)能力提出了更高的要求。該文就新型土木工程材料應(yīng)用模塊展開分析，旨在突破傳統(tǒng)的材料應(yīng)用方法，以增強(qiáng)土木工程的整體效益。

關(guān)鍵詞：新型土木工程；材料應(yīng)用狀況；建筑結(jié)構(gòu)物

中圖分類號(hào)：TU50 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

土木工程材料是土木工程實(shí)踐中各類材料及相關(guān)制品的稱呼，其是建筑工程正常運(yùn)作的物質(zhì)基礎(chǔ)，是建筑結(jié)構(gòu)物的根本構(gòu)成部分。隨著科學(xué)技術(shù)體系的不斷健全，土木工程新型材料不斷得到應(yīng)用，這類新型材料具備良好的環(huán)保性、高效性、節(jié)能性，應(yīng)用種類繁多，存在不同的應(yīng)用特性。

一、高性能混凝土應(yīng)用狀況

1.高性能混凝土具備極高的工程應(yīng)用價(jià)值，其強(qiáng)度及耐久性比較好，具備良好的工作性，這突出表現(xiàn)在其高彈性模量、較高早期強(qiáng)度等方面，可以避免鋼筋受到銹蝕，能夠滿足惡劣施工工作的要求，實(shí)現(xiàn)混凝土堅(jiān)固及耐久性的提升，其易修整性強(qiáng)，可泵性高。HPC可以進(jìn)行流態(tài)混凝土的配置，避免了離析問題的出現(xiàn)，可以有效降低泵送壓力，具備良好的修整效率。在冬天澆筑過程中，混凝土的凝結(jié)時(shí)間正常，相比于普通的混凝土，其強(qiáng)度增長較快，即使在較低環(huán)境下也不會(huì)出現(xiàn)冰凍問題，在高溫環(huán)境下，混凝土能夠保持正常的坍落度，能夠?qū)崿F(xiàn)水化熱的有效性控制。

低強(qiáng)混凝土是常見的工程施工材料，能夠滿足樁基工程、基礎(chǔ)工程等的工作要求，也可用于地下建筑物構(gòu)造。在一定情況下，可用低強(qiáng)混凝土進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度、密度、彈性模量等的調(diào)整，降低其收縮裂縫水平。輕質(zhì)混凝土實(shí)現(xiàn)了天然輕骨料、廢料輕骨料、人造輕骨料等的使用，比如浮石、凝灰?guī)r、爐渣、自然煤矸石、黏土陶粒等的使用，其抗凍性能高，相對(duì)強(qiáng)度大，密度較小，具備良好的保溫性。通過對(duì)工業(yè)廢渣的使用，可以有效降低混凝土的生產(chǎn)成本，減少城市的污染狀況，有利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的保護(hù)，這類廢渣包括粉煤灰、煤礦煤矸石、廢棄鍋爐煤渣等，能夠減少所堆積廢料的面積。

自密實(shí)混凝土不需要進(jìn)行機(jī)械振搗，其能夠依靠自身重量實(shí)現(xiàn)混凝土的密實(shí)，這類混凝土的流動(dòng)性較高，可以有效防止離析問題，在配置該類混凝土?xí)r，需要遵循相關(guān)的方法。粗骨料體積需要為固體混凝土體積的一半。細(xì)骨料的體積為砂漿體的一半。自密實(shí)混凝土需要開展流動(dòng)性試驗(yàn)，進(jìn)行超塑化劑用量及水灰比的確定，從而使材料獲得最佳的組成比例。這類混凝土在現(xiàn)場施工過程中，并不存在振動(dòng)噪音問題，滿足了夜間施工工作的要求，這類混凝土對(duì)施工者的身體健康影響小，其混凝土質(zhì)量比較均勻且持久。

2.高摻量粉煤灰混凝土

隨著土木工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高摻量粉煤灰混凝土不斷得到應(yīng)用，在這個(gè)過程中，粉煤灰的微集料效應(yīng)、火山灰活性效應(yīng)、粉煤灰顆粒形態(tài)效應(yīng)逐漸被社會(huì)大眾所重視，隨著混凝土外加劑技術(shù)的不斷發(fā)展，粉煤灰逐漸成為混凝土的必需組分，在這個(gè)環(huán)節(jié)中，粉煤灰的摻量不斷增大，混凝土技術(shù)方案不斷得到更新及應(yīng)用，美國、加拿大、英國等發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)具備成熟的混凝土應(yīng)用技術(shù)。高摻量粉煤灰混凝土自20世紀(jì)80年代中期就開始得到普及。

實(shí)踐證明，通過對(duì)粉煤灰材料的應(yīng)用及普及，可以實(shí)現(xiàn)工程材料費(fèi)的有效性節(jié)約，其能夠取得良好的社會(huì)效益及環(huán)境效益，水泥屬于高能耗及高環(huán)境污染產(chǎn)品，為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，必須盡可能減少水泥的使用量，進(jìn)行各類工業(yè)廢渣的使用，實(shí)現(xiàn)土木工程的可持續(xù)性發(fā)展。隨著我國生態(tài)建設(shè)理念的興起，生態(tài)環(huán)保型、可持續(xù)發(fā)展型建筑工程模式逐漸引起社會(huì)各界的重視，工業(yè)廢渣的開發(fā)及利用已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展的必然。

二、新型墻體材料的應(yīng)用

1.隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型墻體材料不斷得到應(yīng)用，在砌筑結(jié)構(gòu)墻體的應(yīng)用過程中，進(jìn)行高性能砌體材料的選擇是必要的，這類材料的保溫隔熱性好，其導(dǎo)熱系數(shù)較小。這類材料主要包括普通混凝土、空心鉆土磚及粉煤灰、浮石等砌體材料，保溫砂漿是其重要的砌體膠凝材料。

經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展理念的興起，推動(dòng)了墻體材料應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步，在這個(gè)過程中復(fù)合型節(jié)能墻體出現(xiàn)，這類墻體實(shí)現(xiàn)了新型墻體材料、傳統(tǒng)墻體材料、保溫絕熱材料等的結(jié)合，比較常見的絕熱材料包括膨脹珍珠巖、玻璃棉、泡沫塑料、礦物棉等材料，常見的砌體材料包括混凝土類空心磚、空心砌塊、黏土實(shí)心磚等。實(shí)踐證明，復(fù)合墻體是一種高效性的絕熱保溫材料，相比于單一材料砌筑的墻體，該墻體的保溫隔熱性能更強(qiáng)，具備更好的節(jié)能效果。但是綜合來看，絕熱材料的整體成本較高，需要輔之以相配套的建筑主體結(jié)構(gòu)形式，常見的應(yīng)用結(jié)構(gòu)模式包括墻體不承重結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等。

2.新型復(fù)合墻板主要由內(nèi)墻板、外墻板、高效絕熱保溫材料等構(gòu)成，按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸及相關(guān)模數(shù)展開工業(yè)化生產(chǎn)，其具體包括門、窗、墻板一體化的制造過程，需要將其運(yùn)送到施工現(xiàn)場中，將其安裝在結(jié)構(gòu)框架上，成為房屋建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，這是當(dāng)下主流的建筑應(yīng)用形式，這類建筑物的復(fù)合墻板不進(jìn)行外力的承受，其質(zhì)量較輕，保溫性能良好，具備較高的施工效率。

FRP復(fù)合材料的出現(xiàn)有效解決了土木工程建筑物結(jié)構(gòu)問題。結(jié)構(gòu)性能及結(jié)構(gòu)的退化是制約土木工程發(fā)展的重要影響問題，通過對(duì)FRP復(fù)合材料技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，其適應(yīng)了現(xiàn)代工程的發(fā)展，滿足了工程惡劣施工的要求，確保現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)化發(fā)展，滿足了現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)的工作要求，這種復(fù)合材料常見于海洋工程、地下工程等。在其具體施工應(yīng)用中，需要進(jìn)行鋼筋的替換，將鋼管直接應(yīng)用于新建結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)舊有結(jié)構(gòu)的維修及加固，實(shí)現(xiàn)建筑物整體效果的增強(qiáng)。

整體來看，土木工程結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)施的整體使用年限較長，但在工程實(shí)踐中，受到外界各種因素的影響，不可避免地產(chǎn)生抗力衰減、建筑物結(jié)構(gòu)損傷積累等問題，這類問題的出現(xiàn)受環(huán)境荷載作用、腐蝕效應(yīng)、材料老化、疲勞效應(yīng)等的影響，從而導(dǎo)致各類突發(fā)事故的發(fā)生，為了解決這類問題，必須做好該類建筑物結(jié)構(gòu)及設(shè)施的健康監(jiān)測工作，進(jìn)行復(fù)合型智能材料的應(yīng)用，提升土木工程的整體監(jiān)測效益。

3.碳纖維機(jī)敏混凝土是一種復(fù)合型的建筑材料，其以碳纖維作為填充相，實(shí)現(xiàn)了混凝土、砂漿、水泥漿等的混合，制成了纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，這類材料的電阻率、應(yīng)變狀況、損傷狀況等存在一定的關(guān)系，為了進(jìn)行碳纖維混凝土應(yīng)變及損傷狀況的監(jiān)測，需要進(jìn)行電阻率變化的測試。這類混凝土具備良好的力學(xué)性能，能夠?qū)崿F(xiàn)與混凝土結(jié)構(gòu)的良好相容，其施工工藝水平比較簡單，滿足了道路載重監(jiān)控工作的要求，適應(yīng)了土木工程結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)施的健康監(jiān)測工作要求。碳纖維混凝土還具備良好的電磁屏蔽特性，其電熱效應(yīng)強(qiáng)烈，有利于實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)溫度的自適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)混凝土抗電磁干擾能力的提升。基于納米復(fù)合材料應(yīng)用基礎(chǔ)上的混凝土其電阻率隨著線性變化而變化，具備很好的重復(fù)性及靈敏度，其傳感性好，整體強(qiáng)度高，應(yīng)用前景廣闊。

相比于普通的混凝土材料，納米材料具備超微的粒徑，其擁有一系列的電學(xué)性能，具備超高強(qiáng)、超塑性等特點(diǎn)，通過對(duì)納米材料的應(yīng)用，能夠有效增強(qiáng)建筑物的整體質(zhì)量。隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)的混凝土材料已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)階段土木工程的工作要求，為了確保社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，必須進(jìn)行智能混凝土研究體系的健全，充分發(fā)揮智能、高復(fù)合混凝土的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

結(jié)語

為了適應(yīng)日益復(fù)雜的土木工程工作的要求，進(jìn)行新型材料的應(yīng)用是必要的，從而實(shí)現(xiàn)土木工程整體施工質(zhì)量的增強(qiáng)。

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