新型土木工程材料應用分析

李綺文

（貴州大學明德學院 貴州貴陽 550025）

改革開放四十多年來，中國的城鎮(zhèn)化建設取得了舉世矚目的成就，在這個背景下，建筑行業(yè)的發(fā)展也是突飛猛進。作為建筑工程的非常關鍵的部分，對工程質(zhì)量和工程成本的控制至關重要。與此同時土木工程新型材料不斷出現(xiàn)，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。

1 新型土木工程材料相關概況

1.1 高性能混凝土材料

1.1.1 自密實混凝土

這種類型的材料不用機械振搗，提高密實度只需要依靠混凝土本身的重量就能實現(xiàn)。盡管自密實混凝土自身在流動性上較為明顯，不過離析問題并沒有發(fā)生。該材料在排至方式上呈現(xiàn)出不同之處：這種材料中固相的體積就有一半是粗骨料，砂漿中有40%是細骨料；其次水灰配比能保持0.9～1.0；在確定最終材料的水灰比和塑化劑含量上則是根據(jù)流動性實驗來完成。利用這些方法能夠讓材料展現(xiàn)出最好的狀態(tài)。

1.1.2 輕質(zhì)混凝土

選取天然型輕質(zhì)骨料，例如凝灰?guī)r、浮石，工業(yè)廢料，例如廢渣、煤粉顆粒，加上輕質(zhì)型骨料，用來制成小密度型混凝土。盡管制成的材料在密度上稍顯劣勢，然而在防寒保溫上與其他材料相比擁有無與倫比的優(yōu)良屬性。此外，由于這類材料大多使用廢料、廢渣、煤粉等原料，成本得到了大幅度降低，實現(xiàn)了廢棄物的循環(huán)利用，有效減少了環(huán)境污染，提高資源利用率，極大改善了廠區(qū)和城市的自然環(huán)境，減少了廢物排放，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

1.1.3 聚合物混凝土

這類混凝土材料主要在基礎建設、樁基和路基的缺陷填充、鋪墊中獲得較多的使用，同樣也能作為地下填充和建造。尤其在特殊環(huán)境中，能夠利用這類混凝土調(diào)節(jié)整體混凝土的密度強度等參數(shù)，有效抑制收縮裂縫的產(chǎn)生。

1.2 新型節(jié)能墻體材料

1.2.1 新型砌體材料

要想讓墻體具備保溫的作用并導熱滿，就要選用既擁有良好的保溫功能又具備隔熱效果的低導熱材料，再加上當前較為普遍認可的砌筑結構。近期在工程建筑中較多使用的新型墻體材料就是把新型材料與傳統(tǒng)材料相混合。例如，常用的選擇有：加氣型混凝土，泡沫塑料以及膨脹珍珠巖，此外在復合材料中還會添加空心和實心類型的磚材進行砌體。這種復合材料能夠具備很好的絕熱功能，導熱上也能得到有效抑制。然而這種材料對于普通建造來說成本比較高昂，且對建筑在結構上和建造上都會有較高的標準，都是選用的不承重亦或是框架填充墻。

1.2.2 智能材料

在大型的土木工程建設上以及基礎設施的建造一般使用時間都要達到數(shù)十年或者百年的要求。在使用的日積月累下，隨著環(huán)境影響、疲勞作用、年久腐蝕，整體退化等因素的作用下，建筑結構也難免會積累更多的損傷缺陷，在承載能力、抗腐蝕能力也會減弱，容易誘發(fā)安全事故。為了盡量避免上述危險事故的發(fā)生，目前較為有效的手段就是施行定期檢查和檢測制度。其中目前在大型的土木建筑的檢測中較為廣泛應用的一種智能材料為碳纖維機敏混凝土新型材料。

1.2.3 新型復合墻板

新型復合墻板則是目前較為節(jié)能環(huán)保，持久保溫的墻體材料，其主體構成為內(nèi)外絕熱型墻板以及保溫型復合基材。目前主要依據(jù)工廠基本規(guī)定的模數(shù)、尺寸等標準實施大規(guī)模機械化生產(chǎn)，其中門窗等結構以及墻板構件都采用了一體化的方式建造，之后輸送到施工現(xiàn)場，并在相應的骨架結構上進行安裝固定，鑄造房屋樓層的整體外部結構，這就是目前大多數(shù)發(fā)達國家普遍采用的建造方式。其特點在于復合墻板無需承擔較大的外力，厚度只需在130mm上下即可，其質(zhì)量輕，保溫性能優(yōu)異，操作方便高效。

2 新型土木工程材料的應用

2.1 高性能混凝土材料使用情況

這種類型的混凝土在工程建造中應用前景廣泛且產(chǎn)出價值高，無論是強度和耐久性以及工作性上都展現(xiàn)出較為優(yōu)異的狀態(tài)。主要原因在于該類混凝土具有高彈性模量、高早期強度等特征，這種性能能夠有效防止鋼筋生銹，能夠適應惡劣環(huán)境的使用，堅固且持久，且易修整，具有高可泵性。HPC能夠用于配備流態(tài)混凝土，減少離析現(xiàn)象，進而減少泵壓，提高修整效率。在冬季施工中，仍能保持較為一致的凝結時間，與一般常規(guī)的混凝土相比強度的增長速度更快，低溫下也不會發(fā)生冰凍，而高溫時也不會出現(xiàn)大幅度的坍落，水化熱也能得到合理的調(diào)節(jié)。低強混凝土在施工中較為普遍，常用于樁基和基礎工程的建設。常通過這種混凝土材料對混凝土整體的強度、密度等參數(shù)進行調(diào)節(jié)，使其發(fā)生裂縫的情況得到控制。輕質(zhì)混凝土主要運用天然、廢料以及人造型的輕質(zhì)骨料，例如浮石、爐渣等能夠得到普遍使用，特點是抗凍好，強度大，密度小，并在保溫性能較為優(yōu)異。使用傳統(tǒng)意義上的廢渣廢料，能夠大幅度減少成本消耗，控制環(huán)境污染和廢物排放，有利于節(jié)能減排工程的施行，對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境做出突出貢獻。這些廢渣廢料，例如是來自傳統(tǒng)煤礦上的煤矸石、粉煤灰、礦渣、等等。對于建筑物的一些特殊部位，如配筋非常密集的地方，無法進行振搗，就會給混凝土的密實帶來困難。自密實混凝土通過自身重力進行密實，這種混凝土流動性好，具有良好的施工性能和填充性能。離析情況也能得到較為明顯的緩解。

2.2 新型墻體材料的應用

隨著人民生活水平的不斷提高以及需求的增加，新型墻體材料受到越來越多的歡迎。特別是在建筑墻體方面，選擇合適的、性能好的砌體材料顯得尤為重要。這種砌體材料一般需要有較好的保溫性和隔熱性，較小的導熱系數(shù)。新型墻體材料例如有，普通型材料、煤粉、浮石材料、磚材等等，其中保溫砂漿是一種較為常用的砌體膠凝成份。隨著可持續(xù)發(fā)展理念的不斷深入，墻體材料的發(fā)展更加要求在技術上有更多的突破，從而催生出許多復合型節(jié)能墻體材料，該種材料集普通墻體材料、新型墻體以及保溫型材料的特點于一身，采用例如珍珠巖、塑料、礦物棉等作為絕熱型原料。經(jīng)過長期的實驗和實踐，復合墻體無疑是一種較為高效、適用范圍廣的良好材料。與具有單一功能的材料相比，這類墻體材料的保溫隔熱效果更好，同時節(jié)能減排。當然這類材料也存在成本較高的問題，因此要配上合適的建筑主體結構，目前較為常規(guī)的做法就是讓墻體做成不承重的方式，或者框架結構的填充墻方式。

新型復合墻板材料的組成結構是內(nèi)、外墻板，以及高效、環(huán)保的絕熱保溫層，按照通行的標準尺寸及適應的模數(shù)進行工業(yè)化批量生產(chǎn)，其主要囊括了門、窗、墻板整體的鑄造，以運送的方式到達施工現(xiàn)場，并把墻板材料鑄造在整體結構框架上，形成房屋建筑的主要外圈結構，上述建造方式是目前較為普遍采用的施工形式，這類建筑物中的復合墻板整體不會受到較多的外力，因而制作的材質(zhì)較輕，擁有較好的保溫性能，其整體工作效率也得到提高。FRP復合型材料能夠及時擺脫現(xiàn)狀中土木工程的結構缺陷。結構性能弱化和結構的退化會嚴重影響土木工程長足發(fā)展，巧妙利用FRP復合材料并配之以先進的建筑技術，就能夠提高房屋和樓層結構上的穩(wěn)定，順應現(xiàn)代社會的發(fā)展要求，同時也能抵御目前惡劣的施工環(huán)境，完成材料的輕質(zhì)化走向，符合現(xiàn)代化工程的發(fā)展思路。同樣這類材料在海洋、地下等大型施工工程中也能得到廣泛而充分的應用。具體地，經(jīng)常會采取鋼筋替換的方式，把鋼管接入新結構當中，完成以舊換新，完成舊結構的替換和修理，實現(xiàn)整體結構的穩(wěn)定和加強。

土木工程新型材料在城鎮(zhèn)化的進程中發(fā)揮著巨大的作用，建筑行業(yè)對新型材料的需求也非常之大。隨著技術的進步，土木工程新型材料的種類必將不斷豐富，性能也將更加能夠滿足不同工程的多元化需求。在實際工作當中，我們要深入探索土木工程新型材料的應用領域和方式，從而進一步改善我國建筑行業(yè)中土木工程的質(zhì)量。