新型材料在土木工程中的应用

新型材料在土木工程中的应用

材料学院 建筑与土木工程 *** 学号**************

现在建筑业的发展趋势愈加倾向于新型建筑材料的的使用，和能源的节约以及再利用，这不仅是能源方面的突破，也是出于环保的要求。新材料和新技术手段的应用，为土建工程的施工提供了有力的质量保障，而求还能节省资金与造价，提高施工单位的收益，具有很好的经济价值。本文主要介绍新型防水卷材和自清洁玻璃以及一些智能材料在土木工程中的应用。

1、土木工程中的新型防水卷材

中国新型防水材料从二十世纪八十年代开始研发推广，至今已走过二十多年，从原来的纸胎沥青油毡和塑料油膏两个品种的传统防水材料发展至今，已有五大类几十个品种的新型防水材料，每年防水施工总面积达到十亿平方米以上，随着中国建筑业的飞速发展，防水材料的生产和销售总量每年将以12%以上的速度快速发展，因此，要大力推广新型防水材料的使用面积，减少建筑工程渗漏率。

高聚物改性沥青防水卷材目前预计产销量为1.92亿m2，产品主要包括SBS 、APP（APAO）作改性材料的高聚物改性沥青防水卷材，胎基以聚酯胎和玻纤胎为主。发展趋势为SBS改性沥青防水卷材和自粘型改性沥青防水卷材呈快速上升趋势，复合胎沥青防水卷材呈下降趋势。现在发展最快的是湿铺预铺自粘改性沥青防水卷材（含自粘高分子防水卷材）。

SBS改性沥青防水材料与普通沥青防水材料相比，SBS沥青防水材料低温柔韧性能、抗裂性能和粘结性能更好，施工操作方便灵活，适于各种建筑物的屋面与地下防水，其防水性能好，而且对环境无污染，在价格方面也较容易为大众接受。因此，SBS改性防水材料已广泛应用于工程中。

作为土木工程中不可缺少的主要建筑材料之一，防水材料质量的优劣与建筑物、构筑物的使用寿命密切相关。以上这些新型防水材料在土木工程中的应用将使土木工程建筑物、构筑物的使用寿命大大提高。

2、土木工程中的自清洁玻璃

玻璃幕墙因其功能性和装饰性等优点被建筑师们所青睐, 但玻璃幕墙的清洁却是一个令人头痛的问题, 使用洗涤剂来清洁玻璃不仅污染环境, 也浪费大量的水资源。依靠自然雨水冲刷的自清洁玻璃是从根本上解决玻璃清洗的最有效方法, 因此, 研究制备自清洁玻璃成为当今的研究热点。

采用自洁净玻璃制成的建筑玻璃幕墙,可以长久地保持清洁明亮,并大大减少了幕墙清洗保洁费用及清洁剂对环境的污染。用自洁玻璃制成道路照明玻璃和汽车玻璃,可防止汽车废气污染,也可显著提高照明效果；自洁玻璃不仅适用于各种公共建筑,也适合寻常家居装饰,在家居中,使用自洁玻璃,可有效地消除室内的臭味、烟味和人体异味;在水汽很重的浴室,普通镜子几乎会看不出人影,而采用镀TiO2薄膜的镜子,仍然会很清晰。自洁玻璃具有能将近红外光抵挡的功能,从而具有更好的保暖节能性能,可作为新型材料加以推广。在如今国家实行建筑节能政策的形势下,自洁净玻璃作为节能材料有着巨大的应用发展空间(建筑物的大部分热量是经由玻璃传递的) 。

尽管目前国内自洁净玻璃的消费能力偏低,但近年来,基本建设投资规模迅速增大,建筑业得到蓬勃发展,国内各大城市的公共建筑物、高层写字楼、购物中心及星级宾馆等建筑物玻璃用量正迅猛上升;再加上国内环保意识的增强以及人

们更加注重生存质量,及可持续发展的要求，自洁净玻璃的市场前景是非常广阔的。

3、土木工程中的智能材料

智能材料诞生于21世纪，它的设计灵感来源于生物学，是高新材料研究的重点。随着智能材料在这个领域的应用变广，我们似乎看到了智能材料在土木工程中的发展前景是如此的宽阔。

最初，建筑的出现是为了保证人类的正常生活，保证人类的安全生存。而我们的祖先在建筑空间是为了遮风挡雨，他们使用的材料都是来自于自然环境中的天然材料。常用的建筑结构都是将构造材料进行提升，为了满足建筑需求，定期的对工程管理进行维护和评价。传统的建筑方法阻碍了建筑业的发展，此时的建筑处于一种被动状态，建筑目标完成后，马上投入使用，这样的建筑完全没有安全性可言，结构是否合理关系着住户的安危，不合理的设计和理念为建筑埋下了安全隐患，掌握不了建筑的整体结构，人们就无法对建筑的危险指数作出预测，很难避免灾难的发生。 智能材料是一种能感知外部环境刺激，并且对刺激能够判断，采取适当方式处理且本身自带执行能力的一种新型功能材料，因该材料可智能处理事物， 智能材料的出现使人们摆脱了“掌握不了建筑的整体结构，无法对建筑的危险指数作出预测，很难避免灾难的发生 ”这一隐患。

智能土木结构就是将智能材料和土木工程相结合的一种建筑结构，而土木工程结构最重要的就是强度、安全性、可靠性和耐久性这几个因素，智能土木结构也不例外。在建筑前对土木结构的性能进行研究分析，不仅减少了建筑成本，还能降低建筑过程中的风险。但这些检测方法只是从外部进行检测，并不能完全检测到土木结构内部性能的变化情况，一旦土木结构的内部遭受损伤或破坏，检测技术就无法监测或预测。智能传感器的出现主要是针对较高的建筑物、承重较大的桥梁、发电蓄水等这些大型的建筑结构，智能传感器的安装能敏感的检测到结构性能的变化，从而有了安全的保障。

随着科技的发展，为了监测混泥土结构的变化，将光导纤维防止在混泥土结构中，光导纤维的用途范围很广泛，在电控领域、建筑领域和其他领域都有涉及，在建筑领域中，利用的是光导纤维的监测和通讯两个功能。把光纤传感器安置在土木结构中，利用光纤传感器作为感知根基破坏的敏感元件。碳纤维是一种新型研究材料，它不仅具有碳本身的属性，还具有纤维的可加工性和柔韧性，把这种材料加入水泥熔浆中，按照一定比例对碳纤维材料的含量进行调节，水泥熔浆会跟随设备工艺的调节而发生变化，我们将这种变化定义为回应力敏感，光纤传感器会监测土木结构内部性能的变化情况，一旦出现受损或断裂情况，传感器会发出警报声，同时碳纤维材料在土木工程结构中也将发挥自身的优势和诊断能力。由于碳纤材料具有诊断能力，因此，它被广泛的应用于各种水坝、桥梁的监测系统中，及时对建筑结构性能的变化做出预测和分析。桥梁是一种以弯曲变形为主要变形方式的材料，而桥梁所能承受的载荷通常跟它本身所具有的强度成正比，因此，强度和载荷间有着密切的关系，对于桥梁的维修是根据监测结果进行的，检测器在桥梁中的应用减少了桥梁的维修成本和诊断成本 。

总之，新型建筑材料品种的不断涌现和产量的不断增长是新世纪建筑业发展的客观要求，它们正在推动着土木工程技术向前发展。随着经济的发展和科技的进步，新型建筑材料不断开发应用必将对土木工程技术的发展带来巨大的影响。 以上这些新型材料的应用只是新型材料在土木工程中的应用一个缩影，还有很多

很多其他类型的新型材料已成功应用于土木工程建设中，而我们也相信这些新型材料的产生与应用必将推动土木工程建设向更好的方向发展。