建筑工程新型材料的应用与发展林帅

建筑工程新型材料的应用与发展林帅

济宁中联混凝土有限公司山东济宁272000

摘要:随着我国城市建设规模的不断扩大,城市内的建筑数量也明显呈上升。在各种建筑物中,新型建筑材料的应用占据着主导地位,其在节能降耗、保护环境等方面均具有显著优势,有利于进一步提高人们的生活质量。在建筑行业发展中,新型建筑材料的研发与推广是一项长期工作,必须得到各方的支持,提供良好的应用平台。

关键词:建筑工程;新型材料;应用

1新型建筑材料在建筑行业领域的应用概述

谈到新型建筑材料,首先要提到以水泥和沥青为主体的传统建筑材料,现在,传统的这些建筑材料已经不能满足人们高水平的生活要求了,经过多位科学研发人员的不断努力,新研制出了具有多功用的新型建筑材料,这些新型建筑材料是在原有的传统材料的基础上,随着新的生产技术的发展起来的,这些新型建筑材料的应用很大的减低了建筑废弃物的排放,同时减少了自然资源的浪费和降低了人力物力的投入,所以说新型建筑材料具有良好的发展应用前景。随着生产力的不断发展和人们生活水平以及建筑科研水平的不断提高,除了以前所使用的建筑的所必须的建筑材料之外,现在的新型建筑材料的研究方向具有强度高、使用寿命长、环保无污染,节能质轻等很多方面的优点,我国新型建材研发现在已经以新的风貌展现在新时代面前,并积极为我国建筑材料市场增添新的生机。

2建筑工程中的新型材料应用分析

2.1高强度材料

2.1.1高强高性能混凝土

高强高性能混凝土特性可归纳为以下几点:①高强度;②高工作度(流态、可泵);③高体积稳定性(硬化时不开裂、收缩徐变小);④高抗渗(耐久)性。由此,高强高性能混凝土在超高层建筑底层柱、梁以及大跨度空间、预应力结构中应用效果较好,可有效减小截面尺寸、增大建筑使用面积,也有利于减轻结构自重,减少施工量,获得更佳的经济效益。由高强高性能混凝土的特性分析可知,其在强度、耐久性等诸多方面优势显著,但是其脆性特性也是缺陷所在,特别是C80以上的混凝土,考虑脆性折减系数后,承载力方面优势不显。基于此,可采用钢材有效改善延性,如:钢管混凝土、钢骨混凝土、钢纤维混凝土等。

2.1.2高强度钢筋

在混凝土结构中,钢筋是关键材料,其强度等级直接关系到结构安全性,由此混凝土钢筋的高强度化发展是一大必然趋势。高强度钢筋的屈服强度搞(400MPa),延性指标强屈比(>1.15)、伸长率(>7%)均可满足一般抗震要求。若是建筑抗震要求较严,可选用专门抗震钢筋HRBE系列。在实际应用中,高强度钢筋往往由于裂缝、变形控制方面的要求,导致强度无法得到充分的利用,但是结构承载力的储备大幅增加,此外高强度钢筋应用于混凝土柱,可有效避免构成柱铰屈服破坏结构。总之,高强度钢筋可在非抗震、抗震设防地区工民建与一般构筑物得到广泛应用,也可用作钢筋混凝土结构构件纵向受力钢筋、预应力混凝土构件非预应力钢筋,还可用作箍筋、构造钢筋等。根据市场情况来看,钢筋强度价格比随着强度的增加而提高,由此显示高强度钢筋经济效益较好,若是可将我国混凝土结构主导受力钢筋强度提至400~500MPa(HRB400、HRB500级),可节约钢筋用量达到30%左右。

2.2高耐久性材料

2.2.1耐久性混凝土

混凝土材料的脆性较大,极易受到各种因素的影响出现裂缝、局部损伤以及腐蚀情况,直接威胁到建(构)筑物的使用安全,缩短使用寿命,严重者甚至是引发重大事故。基于此,混凝土的耐久性得到了更为广泛的关注“,混凝土结构寿命周期评价”逐渐成为行业内研究的一大热点。生产高耐久性混凝土是建筑行业发展的必然要求,其质量要求可归纳为以下几点:①密实度;②抵抗介质作用的钝化性能;③有害介质含量。基于此,可通过控制原材料质量、优化生产工艺,合理掺加外加剂,如:优质矿物微细粉、高效减水剂等,切实提高混凝土性能,抵抗外界有害介质侵入,增强混凝土的耐久性,延长使用寿命。

2.2.2耐火耐候钢材

耐火耐候钢主要具有耐高温、耐恶劣气候以及耐腐蚀强度的优良性能。耐火钢属于是一种特殊钢材,与普通的钢材相比,最为突出的特点是高温下强度弹性模量均较好,高温性能优势显著;耐候钢主要是通过在碳素钢中掺加微量合金元素所得,表明腐蚀率显著减小。在建筑钢结构中,耐火耐候钢可不用或减少涂装,有利于减少相应的维护成本;钢材的厚度可适当减薄,节约综合成本超过30%;有利于减少污染,缩短施工周期,减轻建筑物重量,增强建筑安全性;有利于增加建筑有效空间,经济、社会效益均较为显著。

2.3复合建筑材料

2.3.1纤维混凝土(FRC)

纤维混凝土指的是掺入了短钢纤维或是合成纤维的混凝土,其中,钢纤维的掺入,将混凝土的抗弯强度、抗拉强度、抗疲劳性以及耐久性显著地提高;合成纤维的掺入则能够提高混凝土韧性,阻断混凝土内部的毛细管通道,从而大大降低混凝土暴露面水分的蒸发,减少混凝土塑性裂缝、干缩裂缝的出现。普通钢纤维混凝土纤维体积率处于1~2%,与普通混凝土相比,其抗拉强度、抗弯强度以及抗剪强度分别可提高40~80%、60~120%、50~100%,相对而言抗压强度的提高幅度偏小,一般处于0~5%,但韧性得到了大幅度提高。

2.3.2纤维增强复合材料(FRP)

纤维增强复合材料是一种高性能的新型材料,其主要是以纤维材料、基体材料按一定比例混合而制成,以碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维增强的树脂基体,分别简称为CFRP、GFRP(俗称为玻璃钢)和AFRP。与传统的材料相比,纤维增强复合材料轻质、高强,具有较好的耐腐蚀性能、隔热性能,其可设计性好、工艺性优良,但是此种材料的长期耐温性较差,易老化,层间剪切强度较低,由此在实际工程实践中需根据实际情况合理选用。

2.4绿色环保建筑材料

2.4.1绿色高性能混凝土(GHPC)

混凝土材料不但要向高性能方向发展,而且更需要与建筑工程材料可持续发展相结合。GHPC具有以下特征:①更多地节约熟料水泥,减小了混凝土生产对环境的影响;②更多地掺入了以工业废渣为主的细掺料;③充分发挥了高性能的优势,减少了水泥、混凝土用量;④应用范围更广,如:需抗渗、抗冻融的环境均可使用。

2.4.2绿色墙体材料

绿色墙体材料主要指的是无毒或是低毒的健康型墙材、防火或是阻燃的安全型墙材、耗能低的节能型墙材与各类的新型多功能墙材。根据构造要求,可以将绿色墙体材料分为三类:(1)建筑块材,其主要指的是建筑砌块、混凝土空心砖,其中建筑砌块的品种众多,在生产中应积极开发使用各种的工业废渣,发展集“承重、保温、装饰”于一体的复合砌块,如:在混凝土空心砖中,可掺入保温隔热性能较好的轻质材料,提高墙体的保温性能;(2)轻质板材,包括石膏板、纤维水泥板、硅酸钙板等;(3)复合墙体,这是我国近年来发展较为迅猛的一种新型墙体结构体系,其主要是以混凝土砌块空腔墙与其他的非承重材料复合所得,非承重材料包括:岩棉板、膨胀珍珠岩、石膏板、聚苯乙烯泡沫板、纤维板等,此种墙体在承重、保温方面均具有显著的优势,在北方寒冷地区得到了推广,应用前景十分广阔。

结束语

综上所述,新型建筑材料是社会进步和提高经济效益的必然选择,当今愈来愈多的建筑与资源总量和环境保护存在矛盾,而新型建筑材料能够有效解决这一问题,其有利于降低建筑对于能源、资源的需求,减少对生态环境的影响,实现建筑行业的健康可持续发展。

参考文献

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