土木工程材料新进展及其应用

1、土木工程材料新进展及其应用摘 要在我国整体社会环境愈发完善, 各项建设技术与条 件逐渐升级优化的形势下,土木工程材料的应用成为各工程 在施工建设中践行可持续开展理念或绿色建筑设计理念的 重要内容,并且在环保意识逐渐普及的情况下,社会各界对 其愈发关注.以此为背景探究土木工程材料进展与应用途径, 为相关工作者完善相关设计提供一定参考依据.关 键词土木工程；新型材料；工程设计在时代开展影响下,新型材料应用工作在土木工程建设 中的地位日渐提升,利用新型材料突破以往土木工程建设中 的种种局限,成为土木工程建设解决自身瓶颈的重要途径. 同时,在可持续开展理念与绿色建筑设计理念影响下,实现 工程建筑的可持

2、续开展,降低其对周边环境的不利影响,成 为新型材料应用的重点方向.一、土木工程新材料的开展浅析材料是土木工程建设的根本元素,材料自身特性往往直 接影响到建筑自身的质量平安与综合性能.因此,在时代发 展影响下,传统建筑材料中的土石材料在土木工程中的应用 比重逐渐降低,而以新型合金、有机材料、玻璃以及陶瓷等 为代表的新型材料,成为当下土木工程材料应用创新中的主 力军,是土木工程整体迈向新阶段的重要元素.同时,基于土木工程自身建设机制,材料与各项施工建设工艺之间是彼 此制约而又相互促进的关系,因此,新材料的应用可促使相 关土木工程设计或施工工艺的创新开展,进而推动整体土木 工程施工建设开展.因此,新

3、型材料的合理应用不仅是各建 筑工程提升质量的关键,还是土木工程整体建设开展迈向新 阶段的重要内容,以此在整体社会水平不断提升的形势下, 新材料研发会逐步向低耗环保的方向开展,并且在日益增长 的需求下将拥有充足开展动力与良好开展条件.二、新材料在我国土木工程中的应用途径一FRP材料应用开展基于土木工程建设开展趋势,材料寿命限制与材料自身 功能性缺乏是制约材料应用开展的主要瓶颈之一,基于该需 求,FRP材料逐步进入土木工程建设领域当中,其易于施工 操作、质地较轻、抗腐蚀等特性使其成为土木工程建设解决 相关问题的重要新材料,FRP材料主要由碳纤维、玻璃纤维、 阿拉米德纤维等材料作为主要使用材料,借由

4、聚乙烯树脂等 材料进行胶合,在挤压等物理操作下制成1.该材料在土木或胶工程中主要用于修复加固与新建结构中.例如,针对修复加 固,该材料在应用至受弯件正截面加固时,为保证其能够有 效提升构件承载力,降低延性,应采用构造举措以及结构胶 物理力学质量检测,躲避FRP材料与混凝土截面剥离,层破坏,并且针对该材料用量,应利用受压区高度的上下限 值加以把控.而针对新建结构,以桥梁工程为例,该材料在 其施工建设中的作用主要表达在以下几方面.其一,被用于 强化筋.在该工程建设施工中,具施工环境预备一定的侵蚀 性,对普通钢筋材料寿命影响较大.为此,可应用该材料筋 取代钢筋,以此提升该工程工程自身的耐久性,也能有

5、效解 决钢筋腐蚀问题,具体可利用FRP筋作为桥梁钢筋混凝土或 桥面的受力筋.在施工中应注意对 FRP筋进行压痕或粘砂处 理,以此保证其与混凝土能够有效结合在一起,在工程中发 挥自身应有的作用.其二, FRP筋还可用于预应力筋.土木 建筑工程可有效利用 FRP筋材料自身的高强特性, 通过对其 施加预应力,完善新建结构的体外预应力技术.在应用时应 注意FRP筋自身特性,例如其抗压强度与横向抗剪强度较低, 应采用特制的夹具.同时,相较于传统建设中应用的高强钢 丝,FRP筋自身在温度膨胀系数、弹性模型、应力松弛率等 系数方面均有所差异,因此在施工准备中进行预应力损失值计算时,应将其考虑在内.其三, F

6、RP材料也可用于受力构 件,在桥梁工程中,以该材料为根底的受力构件,可有效提 开缆索的耐久性,但基于锚固等方面的实际工艺问题,其在 实际应用中仍有问题需要克服.二智能材料应用在土木工程新型材料中,智能材料是现代土木工程建设 中的重要应用材料.在时代开展与科学研究研发应用下,智 能材料已逐渐成为建筑现代建筑施工建设中的必要材料,并 且呈现高速开展态势.明确的智能材料定义在当下尚无精确 定论,但通常是按材料功能进行划分.这是继天然材料、合 成聚合物材料和人造材料之后的第四代材料.智能材料的特 性是其独特的优势,使其得以成为土木工程材料应用领域的 重大创新.一般来说,智能材料具有以下几项功能：其一,

7、 感应,智能材料可为相关工作者实现实时监视,以此对建筑 内部和外部影响进行全面检测；其二,传感反应,即借助特 定的装备设施,完成相关信息的即时传输和反应,以此提供 相应结构变化；其三,信息鉴识与积累,即对反应信息进行 识别和记忆；其四,响应与诊断,对建筑内部和外部结构的 变化做由及时、有效的应对,而自我诊断那么是通过信息技术 对反应信息进行全面分析和评估,得由相应结论；其五,自 诊断校正,根据具体方法对系统故障进行校正；其六,适应 性.当外部效果消失时,可以恢复到其原始状态.在一个土 木工程工程施工建设中同时实现上述功能,仅仅应用一种材 料是难以实现的.因此,多种智能材料的组合应用是现代建 筑

8、工程通常使用的方案.1 .光导纤维二氧化硅是光纤的主要成分,其是广泛应用于信息传输 的良好介质,相较于其他材料,传递水平是其独有优势.该 材料主要由外部圆形透明介质和内部圆柱形透明介质组成, 其内外层间的折射率差异,使光能量损耗较小,在光纤中顺 利传导信息,并且其传输距离较长.例如,可在建筑混凝土 结构中设置光纤,以此完成光纤混凝土结构的创立,该结构 可在当相应建筑位置发生变化时,通过结构变形引发的光纤 变化,产生相应物理变化,其相关传感器可以借此变化完成 感应,从而对各种结构变更进行检测,为工程建筑自身维护 保养以及检查工作提供一定指导, 提升其可持续性2 o此外, 基于该材料应用的监视模式

9、,可发挥信息技术优势,完成对 混凝土结构全方位变化的监视,构筑覆盖范围较广且角度无 死角的监视网络.因此,基于该用途的光纤混凝土结构,是 智能材料实现建筑自我调节水平,便于远程监测维护的创新 尝试.目前土木工程中该智能结构主要应用于建筑混凝土温 度监测、结构开裂监测、混凝土结构强度和变形监测以及相 关诊断工作.2 .压磁材料压磁材料也是土木工程新材料,其常规材料应用主要包 括磁致伸缩智能材料和磁流变材料.在外部磁场的作用下, 磁流变流体将发生明显变化,并且该过程是可逆的.磁流变 在外部磁场到达一定程度时变成固体,并且其所耗的时间较短,从微观角度看,材料自身的分散相颗粒在磁场作用下形 成电路结构

10、3.磁流变液在液体和固体之间的独特可变特性 以及低能耗,变化范围广和限制该特性的本钱低,使磁流变 液成为工程设计中的重要材料, 开关设备的重要材料.当前, 磁流变流体应用范围比拟广泛,例如速电源开关和组件限制 电桥电路,具在土木工程中的应用主要侧重于塔式建筑、高 层建筑、大跨度结构.同时,具有高磁致伸缩效应的磁致伸 缩智能材料可保证该材料通过机械和电磁变化直接逆转,因 此具有广阔的应用前景.3 .碳纤维智能材料碳纤维智能材料也是在民用建筑中广泛使用的新型墙体 材料.其主要由碳纤维材料组成并与传统材料结合使用.它 在土木工程施工过程中具有生色的性能,并且与混凝土的使 用非常兼容.同时,基于这种智

11、能墙体材料,可以有效地确 定电阻的变化并准确确定碳纤维混凝土的损坏.另外,常用 的材料也可以电热和电磁起作用.因此,碳纤维智能混凝土 材料也适用于温度测试和抗电磁干扰工程工程.三新型混凝土材料应用1 .轻质混凝土骨料的使用方式是轻质混凝土材料的主要特征,天然的 轻质骨料例如凝灰岩和浮石以及工业废料例如矿渣、 煤和易挥发的煤被用来替代传统材料.与常规混凝土相比, 轻质混凝土具有更好的耐寒性和隔热性,并且可以在生产过 程中通过工业废气残留物生产.废物的再利用不仅可以节省 本钱,还可以有效地发挥作用.环境保护对于城市开展和建 设以及建筑业的可持续开展具有重要意义.2 .自密实混凝土此混凝土材料在应用

12、过程中无需振动,而是利用自身重 量完成对混凝土的压实操作.其固体成分主要由粗骨料组成, 砂浆是其余的固体成分材料, 具约按0.9 ： 1的比例进行水与 水泥配比.尽管以这种方式由混凝土制成的混凝土具有很强 的流动性,但它不会别离其他组分.3 .粉煤灰含量较高的混凝土材料在当今的土木工程施工过程中,通常将诸如火山灰和煤 灰之类的材料添加到混凝土中,同时减少水泥的成分,从而 降低工程的名义本钱.它不仅可以节省本钱,还可以通过增 加粉煤灰在混凝土中的含量,有效地实现混凝土的环保功能, 这对建筑业的可持续开展具有重要意义.4 .低强度混凝土低强度混凝土通常用于桩根底钉和骨料的建筑,一些保 温工程也将使用这种混凝土材料.低强度混凝土材料特别适 合于地下建筑工程.在涂覆实际的低强度混凝土材料的过程中,可以根据实际设计情况相应地调整混凝土的弹性模量和 抗压强度.通过使用低强度混凝土材料,可以有效地增加建 筑材料的强度,从而防止现有建筑材料由现裂缝.同时,低 强度混凝土与传统混凝土有所不同.它在使用过程中不会振 动