綠色材料與高性能混凝土材料在土木工程中的作用論文

時(shí)間：2022-12-19 20:23:39 論文范文我要投稿

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綠色材料與高性能混凝土材料在土木工程中的作用論文

　　摘要：建筑材料作為土木工程中重要組成部分，直接決定著土木建筑的制造成本和工程質(zhì)量。傳統(tǒng)的土木建筑材料的性能不夠強(qiáng)大，重要的是還會(huì)造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等現(xiàn)象，不利于土木工程領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步和環(huán)保理念的提升，越來(lái)越多的高性能混凝土材料和綠色材料被研發(fā)，這些建筑材料具有性能好、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，將這些材料應(yīng)用到土木工程中能夠發(fā)揮重要作用，更有利于土木工程今后的發(fā)展。于是文章分別對(duì)綠色材料和高性能混凝土材料進(jìn)行分析；分析了高性能混凝土的特點(diǎn)、配比要求、發(fā)展和應(yīng)用于土木工程中的施工控制；分析了綠色材料的分類、必要性和使用時(shí)的注意事項(xiàng)。發(fā)現(xiàn)高性能混凝土具有高強(qiáng)度、耐久性、自密實(shí)性、體積穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，屬于當(dāng)今乃至今后都需要不斷進(jìn)行深入研究的一種建筑材料；發(fā)現(xiàn)綠色材料有利于土木工程的可持續(xù)發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的目的�？傊G色材料和高性能混凝土材料作為建筑材料能夠在土木工程中發(fā)揮重要作用。

　　關(guān)鍵詞：土木建筑材料；高性能混凝土；綠色材料；

　　建筑材料作為土木工程的基礎(chǔ)，直接決定著土木工程的發(fā)展。且建筑材料經(jīng)歷了漫長(zhǎng)發(fā)展，最開始時(shí)人類私用木材和石材作為建筑材料，隨著各種科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，后來(lái)人類使用人造材料、生鐵和熟鐵等作為建筑材料，且建筑材料的性能在不斷提高，土木工程的發(fā)展也越來(lái)越好[1]。直至18世紀(jì)，發(fā)明了水泥，后來(lái)又有了鋼筋混凝土材料[2]。如今，對(duì)土木工程的要求更高，建筑材料不僅要具有高強(qiáng)度、高性能，還需要具備節(jié)能環(huán)保的要求[3]。所以高性能混凝土材料和綠色材料隨之發(fā)展，提高了土木工程的質(zhì)量，促進(jìn)了土木工程領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。于是文章將對(duì)這兩種材料在土木工程中進(jìn)行深入研究。

　　1、高性能混凝土概述

　　1.1高性能混凝土的特點(diǎn)

　　1.1.1高耐久性

　　高性能混凝土本身具有比較好的密實(shí)性和抗?jié)B性，所以不容易受到腐蝕物質(zhì)的影響，相比于普通的混凝土，高性能混凝土具有更好的耐久性。

　　1.1.2自密實(shí)性

　　由于在配置高性能混凝土材料時(shí)使用的水比較少，所以材料的流動(dòng)性和抗離析性都會(huì)比較好，于是材料的填充性能和自密實(shí)性能就會(huì)比較強(qiáng)。

　　1.1.3體積穩(wěn)定性

　　因?yàn)樵谥苽涓咝阅芑炷習(xí)r，其彈性模量處于40～45GPa，即彈性模量比較大，而且配置的混凝土干縮率小于0.04%[4]。所以高性能混凝土的體積不容易發(fā)生變化。比如具有較低的溫度變形、高強(qiáng)的彈性模量、較低的收縮和徐變。

　　1.1.4強(qiáng)度

　　高性能混凝土材料一定具有較好的強(qiáng)度，一般情況其壓縮強(qiáng)度要大于200MPa，正是由于該材料具有比較好的強(qiáng)度，所以能夠在工程建筑領(lǐng)域中發(fā)揮優(yōu)異作用[5]。

　　1.2高性能混凝土配合比原則

　　1.2.1含砂率

　　由于高性能混凝土采用的泵送方式，于是在設(shè)置含砂率時(shí)需要考慮到可泵性的要求，另外，在能夠符合施工工藝條件等要求時(shí)，需要盡可能高降低混凝土含砂率，然后根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)確定最佳含砂率。

　　1.2.2水灰比

　　水灰比屬于一個(gè)重要參數(shù)，因?yàn)榭梢灾苯記Q定著高性能混凝土材料的強(qiáng)度，于是在設(shè)計(jì)過(guò)程中不能根據(jù)普通混凝土的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行，而是要考慮到綜合方面的應(yīng)訴，要根據(jù)工程強(qiáng)度等級(jí)、組成原材料和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。

　　1.2.3高效減水劑

　　在使用高效減水劑時(shí)，需要選擇合適的減水劑應(yīng)用于高性能混凝土的備制中，所以在選擇減水劑時(shí)需要考慮到耐久性、黏聚性、強(qiáng)度、減水率等因素的影響。另外，在確定高效減水劑的用量時(shí)不能過(guò)多也不能過(guò)少，所以要根據(jù)減水率的要求確定合適的高校減水劑用量，其中需要使用到相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析[6]。

　　1.2.4用水量和水泥量

　　在確定高性能混凝土的用水量時(shí)可以和普通用水量的確定方式一致，如果用水量過(guò)大，造成水泥用量和膠凝材料使用量過(guò)多，可以使用減水劑等物質(zhì)來(lái)控制水的摻量。還有一種確定用水量的方式就是首先按照強(qiáng)度和耐久性要求，得出水泥和膠凝材料的初步用量，然后再根據(jù)水灰比得到用水量，如果得到的用水量造成混凝土材料流動(dòng)性比較低，就可以使用摻量或者使用減水劑的物質(zhì)進(jìn)行水量控制，從而得到性能更好的高性能混凝土。

　　1.2.5摻和料

　　為了得到性能更好的混凝土，在確定摻和料時(shí)需要根據(jù)混凝土性能指標(biāo)和摻和料類型進(jìn)行合理的選擇，其中還需要以實(shí)驗(yàn)分析為基礎(chǔ)[7]。

　　2、高性能混凝土施工在應(yīng)用時(shí)的施工控制

　　2.1攪拌

　　攪拌屬于配置高性能混凝土?xí)r的一個(gè)基礎(chǔ)操作方式，將原材料進(jìn)行準(zhǔn)確稱量，然后再進(jìn)行攪拌，使用的攪拌機(jī)為臥軸式或者逆流式強(qiáng)制攪拌機(jī)，因?yàn)檫@種攪拌機(jī)器的力量比較大，會(huì)使得攪拌更加均勻，然后攪拌時(shí)間也需要控制在2～3min之內(nèi)。

　　2.2運(yùn)輸

　　高性能混凝土在長(zhǎng)期的運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)造成其性能發(fā)生變化，所以在運(yùn)輸之前，需要確定混凝土的相關(guān)參數(shù)，使其在運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)性能降低等現(xiàn)象。為了避免溫度對(duì)混凝土的影響，還需要對(duì)運(yùn)輸工具進(jìn)行隔熱處理，另外，還需要采取一些措施避免混凝土中水分流失或者蒸發(fā)。

　　2.3澆筑

　　高性能混凝土在澆筑過(guò)程中對(duì)溫度的要求比較高，要求溫差低于15℃，還要求混凝土傾落高度要低于2m，因?yàn)楦叨冗^(guò)大會(huì)造成離析問(wèn)題，但是有些施工環(huán)境中其高度大于2m，于是可以使用漏斗、滑槽等方式進(jìn)行澆筑[8]。另外，在入模之前需要對(duì)高性能混凝土的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，看其是否符合設(shè)計(jì)要求。在使用分層連續(xù)推移的方式進(jìn)行澆筑時(shí)，其中的間隔時(shí)間不能超過(guò)90min，也要避免出現(xiàn)施工縫現(xiàn)象。

　　2.4振搗

　　高性能混凝土在振搗過(guò)程中會(huì)存在需要調(diào)整其水平位置的情況，此時(shí)不能直接水平移動(dòng)就進(jìn)行調(diào)整，而是需要將其慢慢從混凝土中以豎直方向慢慢抽離出來(lái)，然后在將振搗棒進(jìn)行移動(dòng)。對(duì)每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行振搗時(shí)需要將其時(shí)間控制在30s之內(nèi)。當(dāng)混凝土表面沒(méi)有出現(xiàn)氣泡等現(xiàn)象時(shí)就可以停止振搗。

　　2.5養(yǎng)護(hù)

　　高性能混凝土在早期養(yǎng)護(hù)時(shí)非常重要，因?yàn)槠湓缙趶?qiáng)度的提升效果非常明顯，而處于后期時(shí)，其強(qiáng)度的增加就會(huì)非常慢，所以做好早期養(yǎng)護(hù)，能夠很大程度提高混凝土的強(qiáng)度。一般情況下，澆筑完成之后就需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)的方式就是進(jìn)行澆水和施加薄膜，主要目的在于保持表面濕潤(rùn)，然后實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)目的，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14d比較合適。

　　3、高性能混凝土的發(fā)展

　　高性能混凝土的優(yōu)勢(shì)較多，具有高強(qiáng)度、耐久性、自密實(shí)性、體積穩(wěn)定性等，屬于當(dāng)前性能非常全面的混凝土材料，能夠在高層建筑、橋梁等中工程中發(fā)揮重要作用，并且其使用頻率也比較高�；炷烈呀�(jīng)有100年的發(fā)展，在不斷的優(yōu)化過(guò)程中發(fā)展到如今的高性能混凝土，其中經(jīng)歷的很多的變化。在20世紀(jì)時(shí)，混凝土作為工程結(jié)構(gòu)的首選材料，也是土木建筑中最重要的材料，并且混凝土的使用量很大。隨著我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，其中需要使用的混凝土用量越來(lái)越大。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，建筑行業(yè)的發(fā)展變得更加迅猛，而且各種科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使得人類對(duì)混凝提出了新的要求，于是各種新型混凝土不斷出現(xiàn)，混凝土的性能也變得更加強(qiáng)大。為了使得混凝土有更好的發(fā)展，出現(xiàn)的高性能混凝土因其自身性能優(yōu)異，能夠提高土木建筑的質(zhì)量。高性能混凝土也是一種發(fā)展必然結(jié)果，并且也是混凝土的發(fā)展趨勢(shì)。

　　高性能混凝土出現(xiàn)在20世紀(jì)80～90年代的發(fā)達(dá)國(guó)家，研究者將混凝土的耐久性作為研究目標(biāo)，于是可以保證工程具有一百年以上的使用壽命。這種混凝土與傳統(tǒng)的混凝土區(qū)別在于具有更好的耐久性和強(qiáng)度等。而且從當(dāng)今的應(yīng)用效果來(lái)看，高性能混凝土材料能夠在不同的工程中進(jìn)行使用，且其使用效果非常顯著，能夠很好的保證工程安全性和提高其耐久性，并且高性能混凝土的經(jīng)濟(jì)性也比較合理，所以該材料屬于當(dāng)前乃至今后的一個(gè)發(fā)展方向。

　　隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視程度越來(lái)越高，土木建筑行業(yè)中需要消耗大量的自然資源和能源，所以必然會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響，高性能混凝土作為用量較大的材料之一，為了能夠使其具備可持續(xù)發(fā)展，不僅需要要求高性能混凝土材料有很好的性能，在土木建筑中能夠發(fā)揮良好效果，還需要高性能混凝土有環(huán)保性能，分別表現(xiàn)在高性能混凝土不會(huì)破壞環(huán)境、能夠節(jié)約資源和能源、具有可持續(xù)發(fā)展等方面。所以高性能混凝土在以后的發(fā)展中，不僅會(huì)圍繞其性能進(jìn)行深入研究，而且還會(huì)朝著環(huán)保高性能混凝土方向進(jìn)行發(fā)展和研究，使得混凝土材料具有更好的可持續(xù)發(fā)展。

　　4、土木建筑材料中的綠色材料分析

　　4.1綠色材料的分類

　　在土木建筑材料中提出使用綠色材料的時(shí)間并不是很長(zhǎng)，所以其應(yīng)用體系還不夠完善，在綠色材料的分類上沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。于是文章根據(jù)土木建筑材料中的綠色材料特點(diǎn)和定義作為分類依據(jù)，將其分為安全型、可循環(huán)型、節(jié)能型和健康型。安全型表示的是材料的性質(zhì)非常穩(wěn)定，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)和使用環(huán)節(jié)都能夠?qū)崿F(xiàn)安全控制；可循環(huán)型主要指的是該類型的綠色材料能夠進(jìn)行重復(fù)使用，可以達(dá)到節(jié)約資源的目的；節(jié)能型表示的是該類型的綠色材料具有節(jié)能環(huán)保作用，在使用過(guò)程中能夠減低建筑資源的浪費(fèi)，能夠提高材料的使用像效果，不會(huì)存在浪費(fèi)現(xiàn)象；健康型表示的是該類型材料沒(méi)有毒、不會(huì)造成二次污染，對(duì)人類的身體健康不會(huì)造成任何傷害。

　　還有一種分類方式即按照土木建筑材料的性能特點(diǎn)，可以將綠色材料分為功能型綠色材料、裝飾型綠色材料和結(jié)構(gòu)型綠色材料。其中功能型綠色材料必然是具備一定功能性質(zhì)，在土木工程中進(jìn)行使用時(shí)能夠有比較明顯的指標(biāo)優(yōu)勢(shì)，比如高分子復(fù)合材料就是一種功能型綠色材料；裝飾型綠色材料就是在土木建筑中能夠具備一定的裝飾作用，比如各種涂料、納米除臭除菌材料和保溫材料等；結(jié)構(gòu)型綠色材料主要指的是防水木材、輕型鋼材和環(huán)保水泥等材料。

　　4.2土木建筑中使用綠色材料的必要性

　　隨著人類對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視程度不斷提高，在土木建筑中使用綠色材料的量越來(lái)越多，并且綠色材料的應(yīng)用范圍還比較廣泛。使用綠色材料能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源的目的，能夠使得土木建筑行業(yè)得到更好的可持續(xù)發(fā)展。接下來(lái)將主要對(duì)使用綠色材料的必要性進(jìn)行分析。

　�。�1）消費(fèi)者對(duì)綠色材料的需求提升：人類在發(fā)展的過(guò)程中為了提高經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，往往會(huì)造成生態(tài)環(huán)境破壞，如今人類意識(shí)到生態(tài)環(huán)境的重要性。人們的物質(zhì)生活也已經(jīng)得到了一定的發(fā)揮，對(duì)自身的健康也越來(lái)越重視，更愿意選擇綠色材料作為土木建筑材料，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保和綠色生態(tài)。由于消費(fèi)者的觀念發(fā)生變化，提高了綠色材料的需求，于是土木建筑材料中綠色材料的使用頻率越來(lái)越高。正是由于消費(fèi)者對(duì)綠色材料的需求提升，所以才使得在土木建筑中使用綠色材料變得更加的普遍，并且使用綠色材料變得更加有必要性。

　�。�2）建筑可持續(xù)發(fā)展的重要實(shí)現(xiàn)方式：土木建筑行業(yè)為了實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展，需要實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，材料作為建筑中重要組成部分，實(shí)現(xiàn)材料的可持續(xù)發(fā)展能夠推動(dòng)土木建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。如今對(duì)環(huán)保的要求越發(fā)重視，所以綠色材料在土木建筑行業(yè)中使用可以有效達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，從而實(shí)現(xiàn)自然生態(tài)的和諧發(fā)展。所以綠色材料的使用是實(shí)現(xiàn)土木建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要實(shí)現(xiàn)方式。

　�。�3）符合國(guó)家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的整體要求：我國(guó)對(duì)節(jié)能環(huán)保的重視程度已經(jīng)比較高，建筑行業(yè)的發(fā)展能夠提高我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為了能夠保持建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要將節(jié)能環(huán)保的理念應(yīng)用其中，并且對(duì)其提出了更高的綠色發(fā)展要求。所以綠色材料作為土木建筑材料，能夠有效降低建筑工程中資源浪費(fèi)現(xiàn)象，有助于提高土木建筑材料的高效利用，更有利于推進(jìn)土木工程領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型發(fā)展，也能夠符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的整體要求。所以如今需要大力推廣綠色材料研發(fā)和使用。

　　5、綠色材料應(yīng)用于土木工程中的注意事項(xiàng)

　　5.1選材方面

　　如今綠色材料的類型非常多，其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)各不相同，在土木工程建設(shè)中需要根據(jù)建筑自身要求，選擇綜合性能更加合適的綠色材料。比如在土木工程建設(shè)中需要選擇一種結(jié)構(gòu)性綠色材料，這些材料可是時(shí)木材、粘土磚、石材等，但是這些材料在加工過(guò)程中會(huì)造成大量粉塵，所以為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以選擇一種竹制結(jié)構(gòu)材料[9]�？傊谕聊竟こ探ㄔO(shè)中，只有選擇合適的材料，才能提高建筑的整體質(zhì)量，不然，建筑材料的使用不僅會(huì)存在浪費(fèi)現(xiàn)象，而且還會(huì)對(duì)建筑質(zhì)量造成嚴(yán)重后果。所以在選擇材料時(shí)，需要綜合考慮多方面因素，不僅包含土木工程建筑自身要求，還包含材料的自身性能和特點(diǎn)。

　　5.2施工方面

　　在土木工程的建設(shè)過(guò)程中已經(jīng)選好了合適的綠色材料，于是對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用時(shí)也需要非常注意。因?yàn)椴牧系氖┕ばЧ苯記Q定著建筑的施工效果，對(duì)整個(gè)施工成本也會(huì)造成一定影響[10]。如今有些企業(yè)為了能夠提高自身競(jìng)爭(zhēng)力，在施工上面沒(méi)有嚴(yán)格進(jìn)行，導(dǎo)致建筑質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。所以在土木工程中應(yīng)用綠色材料一定要嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行

　　5.3驗(yàn)收方面

　　綠色材料憑借其自身優(yōu)勢(shì)，能夠在土木工程中發(fā)揮重要作用。當(dāng)時(shí)由于建筑工程使用材料降多，有些人為了牟利，將某些假材料充當(dāng)真正的綠色材料，導(dǎo)致材料的性能無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，于是就會(huì)影響到建筑的質(zhì)量。所以在驗(yàn)收過(guò)程中，不能因?yàn)槭┕ひ呀?jīng)完成就可以不必對(duì)材料進(jìn)行檢查，恰好相反，在驗(yàn)收階段為了保證建筑的質(zhì)量，需要嚴(yán)格對(duì)建筑材料進(jìn)行檢查。

　　6、結(jié)語(yǔ)

　　土木工程建設(shè)中需要使用大量的材料，從建筑材料的生產(chǎn)，到最終投入到土木工程建設(shè)中會(huì)嚴(yán)重出現(xiàn)浪費(fèi)現(xiàn)象和環(huán)境破壞現(xiàn)象。于是文章研究的綠色材料和高性能混凝土材料作為建筑材料在土木工程使用能夠很好的減少浪費(fèi)和保護(hù)環(huán)境的作用，而且還有利于提高建筑的質(zhì)量。雖然如今的建筑材料種類非常豐富，性能相比以前也有了很大提高，但是土木建筑材料還處于不斷發(fā)展的階段，性能和環(huán)保節(jié)能更好的建筑材料將會(huì)不斷開發(fā)，推動(dòng)著土木工程向前不斷發(fā)展。

　　7、參考文獻(xiàn)

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