土木工程材料新进展及其应用

朱静微 刘海滨 柴 祥 黄小亮 潘泽真

（江西科技学院土木工程学院，江西 南昌330000）

近几年来，各种新型材料的发展以及应用给土木工程行业带来了全新的变化。对于传统材料而言，打破了原有建筑材料的局限，大大提高原有材料的各种性能。克服了许多缺点，从而提高工程建筑的速度，其研发对土木工程材料的发展及应用有重要的借鉴作用。

1 绿色建筑材料目前发展趋势

绿色建筑材料，在国际学术界提出绿色材料的定义为原料采取、产品制造、使用或循环以及废料处理环节中对地球环境负荷最小或利于人类健康的材料，它们要具备净化吸收功能和促进健康的功能，亦称之为“环境调和材料”。在建筑工程迅速发展的背后是环境污染加剧和生态环境破坏日益严重，所以，绿色材料的研发及应用刻不容缓。而随着绿色建筑的发展，涌现了许多代表性的绿色材料，可将其分为在以下几种材料。

1.1 节约自然资源型绿色建筑材料。在以往的建筑工程中，经常采用的是砖、土、石、木材、混凝土等，而这些材料的采取过程会对生态环境造成较大的破坏。而新型绿色建材是通过对原有的废弃材料进行二次加工，达到回收利用的目的。举例而言，利用废弃混凝土生产绿色混凝土、合成纤维混凝土、多孔预制块植栽混凝土等。此类做法可以充分利用自然资源，很好地避免了大量采用自然资源而破坏生态循环。

1.2 能源节约型绿色建筑材料。能源节约型建筑材料主是收集工业建筑所产生的各种废料，利用先进的科学技术，对它们进行加工和改造。采用广泛的原材料，充分利用使其性能更加优良。例如用保温隔热型墙壁或多功能玻璃达到节省原材料的目的，如玻璃泡沫材料，它是由碎玻璃、发泡剂、改良添加剂和发泡促进剂等混合高温制成的无机非金属玻璃材料。这种新型材料抗菌、灭菌、除臭、除霉、防火、调温、消磁、防辐射、抗静电，能在各种恶劣环境下使用。

1.3 环境友好型绿色建筑材料。由于建筑消费的质量直接关系到人们生活的舒适度和健康度, 绿色环境成为买房业主的共识。同样人们越来越需要无放射、无污染的绿色材料，以防止在使用过程中对坏境造成二次污染。这类新型材料全都无毒无害，不会伤害人体健康，也不包含一些放射性物质，不会对环境造成危害。如目前广泛应用的聚氨酯材料，它不仅无味无毒，还可以代替塑料、橡胶、尼龙等诸多材料。

1.4 空间绿色建筑材料。伴随环球气温的迅速上升，广泛使用隔热材料、散热材料等工程材料，可以更好的调节全球温度，更能防止因建筑物过多而造成的“城市热岛效应”。“雾霾”也是中国人无法避免的一个话题，很多的地区严重的时候甚至全天室外处于雾霾状态，而空气净化建材可以为整日活动在建筑内部提供了舒适的空气环境。玻璃材料在建筑中被使用的频率越来越大，所以吸光材料、可反射光材料等玻璃建筑材料也逐步运用于工程建筑中。

2 复合材料的研究及其应用

现阶段土木工程的建设标准十分高，单一种类或数个种类的原材料已经不能符合其性能需求，必须对现有材料进行改造，充分利用原材料，以及合理发挥不同材料之间的优缺点，采用复合工艺，制造出具有更高性能的复合材料。新型复合材料的应用可以打造安全、舒适、美观、耐久的现代化房屋，以增加人们对房屋的舒适度和满意度。

在现有的材料制备过程中，水泥混凝土、钢材、钢筋混凝土已是无法代替的最基本组成结构，而这些材料在工程建设过程中有很多缺点，需要在其性能上有所加强。对于普通的混凝土，可以调整其原材料的配制比例，也可以加入新型材料，亦可以改变原有的制造工艺，使其向高品质、低成本、易于施工的方向发展，满足现代工业需要，形成新型混凝土。还有许多其他的材料可以通过复合，得到功能上的互补，变得更轻质高强。

2.1 新型复合材料FRP。新型复合材料主要是指FER（纤维增强复合塑料），该复合材料是将基体材料与纤维材料按一定比例混合而成，具备较为优异的力学性能，在抗拉强度、抗疲劳性能、机器强度、耐腐蚀性和硬度等方面，都要优于传统土木工程材料。该材料有三种类型，分别是碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料、芳纶纤维增强塑料。

2.2 稻壳- 木塑复合材料。木塑复合材料（Wood-Plastic Composites,WPC）是指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料。而对这种材料进行改良后，得到的稻壳- 木塑复合材料通过试验比较三种不同材料的力学性能, 实验证明, 这种材料的建筑模板比其他几种材料的性能更加优良,并且具有质量轻、强度高和环保等许多好处。

3 结论

材料的组成属于土木工程最基础、最主要的一个方面。在当代科技飞速发展的同时，人们对建筑的设计理念也发生了变化，以往的建筑材料已不再适用。研发更多的新型材料对建筑行业的发展具有重大意义，每一项新型材料的应用对材料的研发都是里程碑式的，作为新时代的大学生，我们土木人所能做的就是努力学习理论知识，争取为新型材料的发展贡献自己的一份力量。