綠色材料與高性能混凝土材料在土木工程中的作用論文

綠色材料與高性能混凝土材料在土木工程中的作用論文

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　　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量。傳統的土木建筑材料的性能不夠強大，重要的是還會造成資源浪費和環境污染等現象，不利于土木工程領域的可持續發展。隨著科技的進步和環保理念的提升，越來越多的高性能混凝土材料和綠色材料被研發，這些建筑材料具有性能好、綠色環保等優勢，將這些材料應用到土木工程中能夠發揮重要作用，更有利于土木工程今后的發展。于是文章分別對綠色材料和高性能混凝土材料進行分析；分析了高性能混凝土的特點、配比要求、發展和應用于土木工程中的施工控制；分析了綠色材料的分類、必要性和使用時的注意事項。發現高性能混凝土具有高強度、耐久性、自密實性、體積穩定性等優勢，屬于當今乃至今后都需要不斷進行深入研究的一種建筑材料；發現綠色材料有利于土木工程的可持續發展，能夠實現保護環境、節約資源的目的�？傊�綠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揮重要作用。

　　關鍵詞：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，直接決定著土木工程的發展。且建筑材料經歷了漫長發展，最開始時人類私用木材和石材作為建筑材料，隨著各種科學技術的發展，后來人類使用人造材料、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，土木工程的發展也越來越好[1]。直至18世紀，發明了水泥，后來又有了鋼筋混凝土材料[2]。如今，對土木工程的要求更高，建筑材料不僅要具有高強度、高性能，還需要具備節能環保的要求[3]。所以高性能混凝土材料和綠色材料隨之發展，提高了土木工程的質量，促進了土木工程領域的可持續發展。于是文章將對這兩種材料在土木工程中進行深入研究。

　　1、高性能混凝土概述

　　1.1高性能混凝土的特點

　　1.1.1高耐久性

　　高性能混凝土本身具有比較好的密實性和抗滲性，所以不容易受到腐蝕物質的影響，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自密實性

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

　　1.1.3體積穩定性

　　因為在制備高性能混凝土時，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生變化。比如具有較低的溫度變形、高強的彈性模量、較低的收縮和徐變。

　　1.1.4強度

　　高性能混凝土材料一定具有較好的強度，一般情況其壓縮強度要大于200MPa，正是由于該材料具有比較好的強度，所以能夠在工程建筑領域中發揮優異作用[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，于是在設置含砂率時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，需要盡可能高降低混凝土含砂率，然后根據相關的實驗確定最佳含砂率。

　　1.2.2水灰比

　　水灰比屬于一個重要參數，因為可以直接決定著高性能混凝土材料的強度，于是在設計過程中不能根據普通混凝土的設計方式進行，而是要考慮到綜合方面的應訴，要根據工程強度等級、組成原材料和相關經驗進行確定。

　　1.2.3高效減水劑

　　在使用高效減水劑時，需要選擇合適的減水劑應用于高性能混凝土的備制中，所以在選擇減水劑時需要考慮到耐久性、黏聚性、強度、減水率等因素的影響。另外，在確定高效減水劑的用量時不能過多也不能過少，所以要根據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的實驗分析[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可以和普通用水量的確定方式一致，如果用水量過大，造成水泥用量和膠凝材料使用量過多，可以使用減水劑等物質來控制水的摻量。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性比較低，就可以使用摻量或者使用減水劑的物質進行水量控制，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，在確定摻和料時需要根據混凝土性能指標和摻和料類型進行合理的選擇，其中還需要以實驗分析為基礎[7]。

　　2、高性能混凝土施工在應用時的施工控制

　　2.1攪拌

　　攪拌屬于配置高性能混凝土時的一個基礎操作方式，將原材料進行準確稱量，然后再進行攪拌，使用的攪拌機為臥軸式或者逆流式強制攪拌機，因為這種攪拌機器的力量比較大，會使得攪拌更加均勻，然后攪拌時間也需要控制在2～3min之內。

　　2.2運輸

　　高性能混凝土在長期的運輸過程中會造成其性能發生變化，所以在運輸之前，需要確定混凝土的相關參數，使其在運輸過程中不會出現性能降低等現象。為了避免溫度對混凝土的影響，還需要對運輸工具進行隔熱處理，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。

　　2.3澆筑

　　高性能混凝土在澆筑過程中對溫度的要求比較高，要求溫差低于15℃，還要求混凝土傾落高度要低于2m，因為高度過大會造成離析問題，但是有些施工環境中其高度大于2m，于是可以使用漏斗、滑槽等方式進行澆筑[8]。另外，在入模之前需要對高性能混凝土的相關參數進行檢測，看其是否符合設計要求。在使用分層連續推移的方式進行澆筑時，其中的間隔時間不能超過90min，也要避免出現施工縫現象。

　　2.4振搗

　　高性能混凝土在振搗過程中會存在需要調整其水平位置的情況，此時不能直接水平移動就進行調整，而是需要將其慢慢從混凝土中以豎直方向慢慢抽離出來，然后在將振搗棒進行移動。對每個點進行振搗時需要將其時間控制在30s之內。當混凝土表面沒有出現氣泡等現象時就可以停止振搗。

　　2.5養護

　　高性能混凝土在早期養護時非常重要，因為其早期強度的提升效果非常明顯，而處于后期時，其強度的增加就會非常慢，所以做好早期養護，能夠很大程度提高混凝土的強度。一般情況下，澆筑完成之后就需要進行養護工作，養護的方式就是進行澆水和施加薄膜，主要目的在于保持表面濕潤，然后實現養護目的，養護時間為14d比較合適。

　　3、高性能混凝土的發展

　　高性能混凝土的優勢較多，具有高強度、耐久性、自密實性、體積穩定性等，屬于當前性能非常全面的混凝土材料，能夠在高層建筑、橋梁等中工程中發揮重要作用，并且其使用頻率也比較高�；炷�土已經有100年的發展，在不斷的優化過程中發展到如今的高性能混凝土，其中經歷的很多的變化。在20世紀時，混凝土作為工程結構的首選材料，也是土木建筑中最重要的材料，并且混凝土的使用量很大。隨著我國建筑行業的快速發展，其中需要使用的混凝土用量越來越大。進入新世紀以來，建筑行業的發展變得更加迅猛，而且各種科學技術的快速發展，使得人類對混凝提出了新的要求，于是各種新型混凝土不斷出現，混凝土的性能也變得更加強大。為了使得混凝土有更好的發展，出現的高性能混凝土因其自身性能優異，能夠提高土木建筑的質量。高性能混凝土也是一種發展必然結果，并且也是混凝土的發展趨勢。

　　高性能混凝土出現在20世紀80～90年代的發達國家，研究者將混凝土的耐久性作為研究目標，于是可以保證工程具有一百年以上的使用壽命。這種混凝土與傳統的混凝土區別在于具有更好的耐久性和強度等。而且從當今的應用效果來看，高性能混凝土材料能夠在不同的工程中進行使用，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濟性也比較合理，所以該材料屬于當前乃至今后的一個發展方向。

　　隨著國家對生態環境的重視程度越來越高，土木建筑行業中需要消耗大量的自然資源和能源，所以必然會對環境造成一定的影響，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發展，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揮良好效果，還需要高性能混凝土有環保性能，分別表現在高性能混凝土不會破壞環境、能夠節約資源和能源、具有可持續發展等方面。所以高性能混凝土在以后的發展中，不僅會圍繞其性能進行深入研究，而且還會朝著環保高性能混凝土方向進行發展和研究，使得混凝土材料具有更好的可持續發展。

　　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間并不是很長，所以其應用體系還不夠完善，在綠色材料的分類上沒有一個統一標準。于是文章根據土木建筑材料中的綠色材料特點和定義作為分類依據，將其分為安全型、可循環型、節能型和健康型。安全型表示的是材料的性質非常穩定，在生產環節和使用環節都能夠實現安全控制；可循環型主要指的是該類型的綠色材料能夠進行重復使用，可以達到節約資源的目的；節能型表示的是該類型的綠色材料具有節能環保作用，在使用過程中能夠減低建筑資源的浪費，能夠提高材料的使用像效果，不會存在浪費現象；健康型表示的是該類型材料沒有毒、不會造成二次污染，對人類的身體健康不會造成任何傷害。

　　還有一種分類方式即按照土木建筑材料的性能特點，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構型綠色材料。其中功能型綠色材料必然是具備一定功能性質，在土木工程中進行使用時能夠有比較明顯的指標優勢，比如高分子復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；結構型綠色材料主要指的是防水木材、輕型鋼材和環保水泥等材料。

　　4.2土木建筑中使用綠色材料的必要性

　　隨著人類對生態環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越多，并且綠色材料的應用范圍還比較廣泛。使用綠色材料能夠實現環境保護、節約能源的目的，能夠使得土木建筑行業得到更好的可持續發展。接下來將主要對使用綠色材料的必要性進行分析。

　　（1）消費者對綠色材料的需求提升：人類在發展的過程中為了提高經濟的發展，往往會造成生態環境破壞，如今人類意識到生態環境的重要性。人們的物質生活也已經得到了一定的發揮，對自身的健康也越來越重視，更愿意選擇綠色材料作為土木建筑材料，能夠實現節能環保和綠色生態。由于消費者的觀念發生變化，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越高。正是由于消費者對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）建筑可持續發展的重要實現方式：土木建筑行業為了實現更好的發展，需要實現其可持續發展，為了實現可持續發展的目標，材料作為建筑中重要組成部分，實現材料的可持續發展能夠推動土木建筑行業的可持續發展。如今對環保的要求越發重視，所以綠色材料在土木建筑行業中使用可以有效達到保護環境的目的，從而實現自然生態的和諧發展。所以綠色材料的使用是實現土木建筑行業可持續發展的重要實現方式。

　�。�3）符合國家經濟轉型的整體要求：我國對節能環保的重視程度已經比較高，建筑行業的發展能夠提高我國的經濟發展，為了能夠保持建筑行業的可持續發展，需要將節能環保的理念應用其中，并且對其提出了更高的綠色發展要求。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現象，有助于提高土木建筑材料的高效利用，更有利于推進土木工程領域的轉型發展，也能夠符合我國經濟轉型的整體要求。所以如今需要大力推廣綠色材料研發和使用。

　　5、綠色材料應用于土木工程中的注意事項

　　5.1選材方面

　　如今綠色材料的類型非常多，其特點和優勢各不相同，在土木工程建設中需要根據建筑自身要求，選擇綜合性能更加合適的綠色材料。比如在土木工程建設中需要選擇一種結構性綠色材料，這些材料可是時木材、粘土磚、石材等，但是這些材料在加工過程中會造成大量粉塵，所以為了解決這個問題，可以選擇一種竹制結構材料[9]�？傊�，在土木工程建設中，只有選擇合適的材料，才能提高建筑的整體質量，不然，建筑材料的使用不僅會存在浪費現象，而且還會對建筑質量造成嚴重后果。所以在選擇材料時，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。

　　5.2施工方面

　　在土木工程的建設過程中已經選好了合適的綠色材料，于是對其進行應用時也需要非常注意。因為材料的施工效果直接決定著建筑的施工效果，對整個施工成本也會造成一定影響[10]。如今有些企業為了能夠提高自身競爭力，在施工上面沒有嚴格進行，導致建筑質量出現問題。所以在土木工程中應用綠色材料一定要嚴格按照施工要求進行

　　5.3驗收方面

　　綠色材料憑借其自身優勢，能夠在土木工程中發揮重要作用。當時由于建筑工程使用材料降多，有些人為了牟利，將某些假材料充當真正的綠色材料，導致材料的性能無法滿足設計要求，于是就會影響到建筑的質量。所以在驗收過程中，不能因為施工已經完成就可以不必對材料進行檢查，恰好相反，在驗收階段為了保證建筑的質量，需要嚴格對建筑材料進行檢查。

　　6、結語

　　土木工程建設中需要使用大量的材料，從建筑材料的生產，到最終投入到土木工程建設中會嚴重出現浪費現象和環境破壞現象。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和保護環境的作用，而且還有利于提高建筑的質量。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展的階段，性能和環保節能更好的建筑材料將會不斷開發，推動著土木工程向前不斷發展。

　　7、參考文獻

　　[1]王立久.我國建筑材料發展中的幾個問題[J].混凝土,2000(2):3-6.

　　[2]高長明.水泥混凝土生命周期環境評價[J].水泥,2002(11):11-15.

　　[3]王信剛,馬保國,王凱,等.相變儲能建筑材料的研究進展[J].節能,2005(12):10-14.

　　[4]馮乃謙.高性能混凝土[J].混凝土與水泥制品,1993(02):6-10.

　　[5]吳中偉.高性能混凝土-綠色混凝土[C].中國混凝土科學一代宗師-吳中偉院士紀念文集,2004:3-6.

　　[6]徐清.高效減水劑在高性能混凝土中的應用[J].新型建筑材料,2001(3):20-22.

　　[7]王復生.礦物摻和料在高性能混凝土中的作用探討[J].山東建材學院學報,1996,010(003):21-25.

　　[8]趙筠,廉慧珍,金建昌.鋼-混凝土復合的新模式-超高性能混凝土(UHPC/UHPFRC)之二:配制、生產與澆筑,水化硬化與微觀結構,力學性能[J].混凝土世界,2013(011):60-71.

　　[9]朱建東,臧慧蘭.綠色建筑的新型建筑材料-重組竹[J].新型建筑材料,2011(7):44-47.

　　[10]何水清.新型實用建筑材料施工技術[J].磚瓦世界,2011(10):36-55.

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