土木工程材料新進(jìn)展及其應(yīng)用

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，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。克服了許多缺點(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)境成為買房業(yè)主的共識(shí)。同樣人們?cè)絹碓叫枰獰o放射、無污染的綠色材料，以防止在使用過程中對(duì)壞境造成二次污染。這類新型材料全都無毒無害，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，它不僅無味無毒，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多而造成的“城市熱島效應(yīng)”。“霧霾”也是中國(guó)人無法避免的一個(gè)話題，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，單一種類或數(shù)個(gè)種類的原材料已經(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)房屋的舒適度和滿意度。

在現(xiàn)有的材料制備過程中，水泥混凝土、鋼材、鋼筋混凝土已是無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)械闹圃旃に嚕蛊湎蚋咂焚|(zhì)、低成本、易于施工的方向發(fā)展，滿足現(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，代替通常的樹脂膠粘劑，與超過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。