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【摘要】科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動了社會的發(fā)展,人們的生活理念出現(xiàn)了一定的變化,對居住環(huán)境及生活環(huán)境的要求隨之增加。土木工程行業(yè)需要根據(jù)人們的實際需求,加強新型土木工程車材料的研發(fā),廣泛應(yīng)用新型混凝土材料、智能材料及新型復(fù)合材料,提高土木工程結(jié)構(gòu)的性能,降低土木工程建設(shè)的成本,提升土木工程的質(zhì)量,實現(xiàn)土木工程的可持續(xù)發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】土木工程;混凝土;復(fù)合材料
前言
土木工程材料是土木工程的基礎(chǔ),其質(zhì)量及性能影響著整個土木工程的質(zhì)量,在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)下,土木工程材料層出不窮,土木工程項目建設(shè)中應(yīng)用了大量的新型土木工程材料,有效提高了土木工程的施工效率,緩解了施工人員的工作強度,可以降低土木工程施工的能耗,滿足人們對土木工程項目的需求。因此,對于新型土木工程材料的研究是很有必要的。
1新型土木工程材料的優(yōu)勢
在土木工程中,材料的選擇及應(yīng)用會對土木工程的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。和傳統(tǒng)土木工程材料相比,新型土木材料在性能、能耗等方面,有顯著的優(yōu)勢,可以提升土木工程車材料的使用壽命。土木工程中新型土木材料的應(yīng)用,能夠顯著提升土木工程的施工效率,可以縮短土木工程施工的工期,降低施工人員的工作強度。與此同時,在土木工程建設(shè)工程中,存在大量的能源損耗,還會造成較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召,土木工程施工單位需要加強新型土木工程材料的應(yīng)用,選擇新型綠色土木工程材料,降低土木工程的能源損耗,改善城市生態(tài)環(huán)境。綠色土木工程材料大都由生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的廢棄物制造而成,通過循環(huán)利用,降低生產(chǎn)對環(huán)境的污染,而且綠色土木工程材料建造的建筑物,不會對建筑用戶的身體造成損害,可以顯著提升居民的生活質(zhì)量,實現(xiàn)社會的穩(wěn)定發(fā)展[1]。
2新型土木工程材料的類別及應(yīng)用
2.1新型混凝土材料
新型混凝土材料主要是在普通混凝土的基礎(chǔ)上,添加新型原料制作而成的混凝土材料,具備成本低廉、強度大以及施工難度低等優(yōu)勢。常見的新型混凝土有以下幾種:(1)輕質(zhì)混凝土,輕質(zhì)混凝土是在普通混凝土中應(yīng)用天然形狀記憶效應(yīng)示意圖輕骨料、煤矸石或者工業(yè)廢料輕骨料等材料。輕質(zhì)混凝土材料具備強度高、成本低、密度小等優(yōu)勢,具有良好的保溫性能及抗凍性能,適用于東北等寒冷地區(qū)的土木工程。(2)低強混凝土,低強混凝土主要是指抗壓強度在30MPa以內(nèi)的混凝土,可以在建筑地基和樁基澆筑中用作隔離或者填補材料,也能夠用作鋪墊基底。在公路路基和地下構(gòu)造施工工程中的應(yīng)用也較為廣泛。通過普通混凝土和低強混凝土的配合應(yīng)用,施工單位可以合理控制混凝土的抗壓強度、彈性模量及相對密度,在很大程度上避免了收縮裂縫的出現(xiàn)。(3)自密實混凝土,和普通混凝土制作流程有所差異,自密實混凝土不需要進(jìn)行振搗,而是根據(jù)自重完成密實。獨特的制造工藝使自密實混凝土具備更大的流動性,但是自密實混凝土并不會出現(xiàn)離析問題,可以有效保障混凝土的基本性能。在土木工程中,自密實混凝土的施工不會產(chǎn)生較大的噪音,可以支持夜間施工。自密實混凝土更為均勻,鋼筋可以在自密實混凝土中密集布置,適用于構(gòu)件體型相對復(fù)雜的土木工程中。
2.2智能土木工程材料
智能土木工程材料可以進(jìn)行自我診斷,有助于土木工程的智能化發(fā)展。目前土木工程中應(yīng)用最為廣泛的智能材料為碳纖維機敏混凝土,該智能材料由砂漿、混凝土、連續(xù)碳纖維或者短切碳纖維。碳纖維機敏混凝土的電阻率和材料的損傷狀況存在較為密切的聯(lián)系,通過對材料電阻率的測量,可以掌握土木工程結(jié)構(gòu)的狀況,明確結(jié)構(gòu)中是否存在應(yīng)變或者損傷,從而預(yù)先采取加固或者預(yù)防措施,保障土木工程相關(guān)用戶的安全。在實際的土木工程施工中,碳纖維機敏混凝土憑借其優(yōu)異的力學(xué)性能,可以和普通混凝土進(jìn)行配合應(yīng)用,在市政工程中的應(yīng)用十分廣泛,交通部門可以通過碳纖維機敏混凝土材料,獲取道路車輛的載重狀況,不僅可以掌握道路的損傷狀況,還可以找出超載車輛,保障交通運輸?shù)陌踩\行。另外,形狀記憶合金在土木工程中的應(yīng)用較為廣泛,在該智能材料的形狀被改變之后,可以產(chǎn)生形狀記憶效應(yīng),轉(zhuǎn)變?yōu)樽畛醯男螒B(tài)。這一特征使得形狀記憶合金具備自我診斷功能,有助于土木工程結(jié)構(gòu)強度的提升。施工人員大都將其設(shè)置于結(jié)構(gòu)層間或者底部等容易使受到地震作用的部位,可以有效消耗地震能量,提高建筑物的抗震性。
2.3新型復(fù)合材料
對于土木工程而言,新型復(fù)合材料主要是指FRP(纖維增強復(fù)合塑料),該復(fù)合材料是將基體材料與纖維材料按照一定比例混合而成,具備較為優(yōu)異的力學(xué)性能,在機械強度、耐腐蝕性和硬度等方面,都要優(yōu)于傳統(tǒng)土木工程材料。在以往的土木工程施工中,由于材料的不足,土木工程結(jié)構(gòu)存在過早退化及結(jié)構(gòu)功能缺乏等問題,而新型復(fù)合材料的出現(xiàn),有效解決了這一問題。纖維增強復(fù)合塑料能夠替代鋼管或者鋼筋,用作土木結(jié)構(gòu),對于退化的土木工程結(jié)構(gòu),施工單位可以使用纖維增強復(fù)合塑料進(jìn)行加固。大量實踐研究表明,纖維增強復(fù)合塑料復(fù)合札工程結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)化及大跨度發(fā)展趨勢,值得推廣應(yīng)用[2]。
3新型土木工程材料的發(fā)展趨勢分析
3.1復(fù)合化發(fā)展
通過上述分析可知,和普通土木工程材料相比,復(fù)合材料具備更為顯著的優(yōu)勢及廣闊的應(yīng)用范圍。以纖維增強復(fù)合塑料為例,該新型土木工程材料在水工結(jié)構(gòu)、隧道工程及地下構(gòu)造施工中的應(yīng)用十分廣泛,可以避免鋼筋被銹蝕,大大縮短了土木工程的維護(hù)管理費用及時間。目前已有施工單位將纖維增強復(fù)合塑料應(yīng)用于橋梁工程及巖土采挖工程中,研究學(xué)者也針對纖維增強復(fù)合塑料的性能,研發(fā)了配套生產(chǎn)產(chǎn)品,如配套錨夾具以及FRP筋。在未來的發(fā)展中,研究學(xué)者需要加強對復(fù)合材料及其配套產(chǎn)品的研究,促進(jìn)新型土木工程材料的復(fù)合化發(fā)展。
3.2綠色化發(fā)展
在新型土木工程材料的發(fā)展中,需要貫徹落實國家節(jié)能減排的目標(biāo),實現(xiàn)土木工程材料的綠色化發(fā)展。在土木工程材料更新?lián)Q代的同時,工程節(jié)能化力度隨之增加,道路橋梁等工程需要降低能耗,建筑工程需要提升防水保溫性能,減少土木工程的能耗。與此同時,在人們生活水平及生活質(zhì)量逐漸提升的當(dāng)下,人們對居住環(huán)境及建筑材料的要求隨之升高,施工單位需要盡量選擇綠色、無污染、可循環(huán)的土木工程材料。比如,在未來的土木工程施工中,施工單位需要盡量減少水泥的應(yīng)用,而是推廣將工業(yè)廢渣作為生產(chǎn)原料的新型混凝土材料,從而提升土木工程的社會效益及環(huán)保效益。
3.3智能化發(fā)展
智能材料的應(yīng)用有效解決了土木工程結(jié)構(gòu)存在的安全性及持久性問題。因此,在未來的發(fā)展中,智能材料將會在土木工程中得到廣泛的應(yīng)用,施工單位可以在土木工程結(jié)構(gòu)中安裝傳感器,對土木工程結(jié)構(gòu)的各項性能進(jìn)行實時監(jiān)測,實現(xiàn)高效的土木工程管理,有助于土木工程使用壽命的延長。就目前的狀況看來,智能材料在土木工程中的應(yīng)用局限于大型水力發(fā)電工程以及高層建筑等項目中,施工單位可以將其應(yīng)用范圍擴展到大水壩工程、采油平臺以及船閘等混凝土結(jié)構(gòu)項目中,實現(xiàn)新型土木工程的智能化發(fā)展。
3.4高性能化發(fā)展
研究學(xué)者需要加強對新型土木工程材料的研發(fā),通過高性能化材料的推出,實現(xiàn)智能結(jié)構(gòu)及功能一體化發(fā)展。具體而言,研究學(xué)者需要根據(jù)不同的應(yīng)用場合,研發(fā)相應(yīng)的高性能材料,實現(xiàn)土木工程材料的專業(yè)化發(fā)展。比如,抗震性能較強的新型材料、防水性能較強的新型材料、保溫性能或者吸聲性能較強的新型材料等。新型土木工程材料的高性能化發(fā)展,可以進(jìn)一步提升土木工程質(zhì)量及建設(shè)水平的[3]。
4結(jié)論
綜上所述,科學(xué)進(jìn)步帶動了土木行業(yè)理念的創(chuàng)新,研究人員需要加強新型土木工程材料的研發(fā)。通過本文的分析可知,施工單位需要推廣應(yīng)用新型土木工程材料;研究人員需要加強智能化、綠色化、高性能化及復(fù)合化土木工程材料的研發(fā),為土木工程項目建設(shè)提供專業(yè)的材料,保障土木工程的質(zhì)量。希望本文的分析可以為相關(guān)研究提供理論參考。
參考文獻(xiàn)
[1]王林林.新型土木工程材料研究進(jìn)展[J].綠色環(huán)保建材,2017(12):5.
[2]李俊龍.新型混凝土材料在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].門窗,2017(11):226.
[3]岳太恒.土木工程施工過程中應(yīng)用的新型材料分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2016(22):142~143.
作者:許春婭 單位:南京國環(huán)科技股份有限公司