新型建筑材料在工程領(lǐng)域的應(yīng)用

何會(huì)平（勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心工程質(zhì)量監(jiān)督站，山東 東營(yíng) 257061）

建筑材料在工程領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，隨著科技的發(fā)展，一些新的材料不斷問(wèn)世，其良好的運(yùn)用效果日益得到廣大建筑企業(yè)的認(rèn)可。本文擷取部分特色領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)研究分析。

1 現(xiàn)代技術(shù)陶瓷的主要領(lǐng)域及應(yīng)用

陶瓷技術(shù)具有悠久的歷史，但隨著高新技術(shù)的發(fā)展，陶瓷應(yīng)用價(jià)值不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。結(jié)構(gòu)陶瓷同金屬材料相比，陶瓷的最大優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)異的高溫機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕、耐高溫氧化、耐磨損、比重小（約為金屬的1/3），因而在許多場(chǎng)合逐漸取代昂貴的超高合金鋼或被應(yīng)用到金屬材料根本無(wú)法勝任的場(chǎng)合，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套、軸瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等?，F(xiàn)代技術(shù)陶瓷是根據(jù)所要求的產(chǎn)品性能，通過(guò)嚴(yán)格的成份和生產(chǎn)工藝控制而制造出來(lái)的高性能材料，主要用于高溫和腐蝕介質(zhì)環(huán)境，是現(xiàn)代材料科學(xué)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一?，F(xiàn)代技術(shù)陶瓷有3個(gè)主要領(lǐng)域：結(jié)構(gòu)陶瓷、陶瓷基復(fù)合材料和功能陶瓷。

1.1 結(jié)構(gòu)陶瓷

結(jié)構(gòu)陶瓷在建筑工程中的應(yīng)用可分為三大類：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。玻璃陶瓷和陶瓷的主要區(qū)別在于結(jié)晶度，玻璃是非晶態(tài)而陶瓷是多晶材料。玻璃在遠(yuǎn)低于熔點(diǎn)以前存在明顯的軟化，而陶瓷的軟化溫度同熔點(diǎn)很接近，因而陶瓷的機(jī)械性能和使用溫度要比玻璃高得多。玻璃的突出優(yōu)點(diǎn)是可在玻璃軟化溫度和熔點(diǎn)之間進(jìn)行各種成型，工藝簡(jiǎn)單而且成本低。玻璃陶瓷兼具玻璃的工藝性能和陶瓷的機(jī)械性能，它利用玻璃成型技術(shù)制造產(chǎn)品，然后高溫結(jié)晶化處理獲得陶瓷。工業(yè)玻璃陶瓷體系有鎂-鋁-硅酸鹽、鋰-鎂-鋁-硅酸鹽和鈣-鎂-鋁-硅酸鹽系列，它們作為建筑裝飾材料正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如地板、裝飾玻璃。非氧化物陶瓷主要包括碳化硅、氮化硅和賽龍（SIALON）。同氧化物陶瓷不同，非氧化物陶瓷原子間主要是以共價(jià)鍵結(jié)合在一起，因而具有較高的硬度、模量、蠕變抗力。非氧化物陶瓷也廣泛應(yīng)用于陶瓷切削刀具。氧化鋁和氧化鋯主要應(yīng)用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高溫爐管、密封圈和玻璃熔化池內(nèi)襯等。上述3 種氧化物也可制成泡沫或纖維狀用于高溫保溫材料。

1.2 陶瓷基復(fù)合材料

復(fù)合材料是為了達(dá)到某些性能指標(biāo)將兩種或兩種以上不同材料混合在一起制成的多相材料，它具有其中任何一相所不具備的綜合性能。陶瓷材料的最大缺點(diǎn)是韌性低，使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的突然性斷裂，陶瓷基復(fù)合材料主要是為了改善陶瓷韌性?；谔岣唔g性的陶瓷基復(fù)合材料主要有兩類：氧化鋯相變?cè)鲰g和陶瓷纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。氧化鋯相變?cè)鲰g復(fù)合材料是把部分穩(wěn)定的氧化鋯粉末同其他陶瓷粉末（如氧化鋁、氮化硅或莫來(lái)石）混合后制成的高韌性材料，其斷裂韌性可以達(dá)到10MPam1/2 以上，而一般陶瓷的韌性僅有3MPam1/2 左右。這類材料在陶瓷切削刀具方面得到了非常廣泛的應(yīng)用。纖維強(qiáng)化被認(rèn)為是提高陶瓷韌性最有效和最有前途的方法。纖維強(qiáng)度一般比基體高得多，所以它對(duì)基體具有強(qiáng)化作用；同時(shí)纖維具有顯著阻礙裂紋擴(kuò)展的能力，從而提高材料的韌性。

1.3 功能陶瓷

功能陶瓷是具有光、電、熱或磁特性的陶瓷，已經(jīng)具有極高的產(chǎn)業(yè)化程度。大多數(shù)陶瓷具有優(yōu)異的介電性能，表現(xiàn)在其較高的介電常數(shù)和低介電損耗。陶瓷磁性材料有電阻率高、損耗低、磁性范圍廣泛等特性。

2 泡沫混凝土在建筑工程中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用概述

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外都非常重視對(duì)泡沫混凝土的理論和實(shí)踐的探索與研究，充分利用泡沫混凝土的良好特性，將它在建筑工程中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，泡沫混凝土的開發(fā)與應(yīng)用，不僅加快了工程進(jìn)度，提高了工程質(zhì)量，增加了建筑物的抗震性，而且使工程總成本降低，達(dá)到了節(jié)能降耗的效果，促進(jìn)了超高層建筑物的發(fā)展。在美國(guó)、英國(guó)、荷蘭、加拿大等歐美國(guó)家以及日本、韓國(guó)等亞洲國(guó)家，泡沫混凝土技術(shù)的開發(fā)，極大地推動(dòng)了泡沫混凝土材料的生產(chǎn)應(yīng)用，使泡沫混凝土在屋頂保溫隔熱、地暖工程、室內(nèi)外墊層、室內(nèi)外保溫、非承重墻體、新型節(jié)能磚、抗震、隔音等建筑工程領(lǐng)域得到大面積推廣，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著建筑市場(chǎng)的發(fā)展，建筑材料的選擇也向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展，而混凝土材料領(lǐng)域泡沫混凝土正成為越來(lái)越重要的建筑材料。泡沫混凝土是利用物理方法制備泡沫，再將泡沫加入到膠凝材料、粉煤灰、填料、水及各種外加劑組成的料漿中，經(jīng)攪拌、澆注成型、養(yǎng)護(hù)而成的多孔輕質(zhì)材料。隨著建筑業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，具有輕質(zhì)、保溫、隔熱功能的多孔混凝土用量越來(lái)越大。多孔混凝土常用的有3 種類型，即加氣混凝土、泡沫混凝土及無(wú)砂大孔混凝土。所謂加氣混凝土是指以鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材料和加氣劑為原料經(jīng)磨細(xì)、配料、澆注、發(fā)氣、切割和蒸壓養(yǎng)護(hù)等工序而成的多孔混凝土；泡沫混凝土是指以水泥漿與泡沫劑拌合經(jīng)蒸養(yǎng)或壓蒸養(yǎng)護(hù)而成的多孔混凝土；無(wú)砂大孔混凝土則是以粗集料、水泥、水配制而成的輕質(zhì)混凝土。它們分別以加氣劑產(chǎn)生氣泡、泡沫劑引入氣泡及無(wú)細(xì)集料的結(jié)構(gòu)性氣孔而賦予混凝土以優(yōu)良的性能，已得到比較好的應(yīng)用。

2.2 泡沫混凝土和加氣混凝土不同點(diǎn)

生產(chǎn)模具種類繁多：泡沫混凝土為降低投資，增加制品種類，提高產(chǎn)品附加值，可采用各種材料制成的小型模具、組合模具、藝術(shù)模具等。它還可以不用模具，直接現(xiàn)場(chǎng)澆注。發(fā)泡手段更加靈活：傳統(tǒng)加氣混凝土只用化學(xué)發(fā)泡，而泡沫混凝土采用了更加靈活的發(fā)泡手段。它除用發(fā)泡機(jī)和發(fā)泡劑發(fā)泡外，還可以利用高壓氣泵充氣，只要能達(dá)到混凝土形成封閉性氣孔的目的，發(fā)泡手段不拘一格?？梢詫?shí)現(xiàn)更小的密度：由于選用了很多的密度輕集料，可以很容易實(shí)現(xiàn)超低密度泡沫混凝土。養(yǎng)護(hù)工藝更加多樣：泡沫混凝土由于所生產(chǎn)的品種很多，因而需要氧化工藝的多樣性，可根據(jù)不同膠凝材料，采取自然養(yǎng)護(hù)、蒸汽養(yǎng)護(hù)或其他養(yǎng)護(hù)方法。所用固體廢棄物種類多：傳統(tǒng)加氣混凝土，絕大多數(shù)都是以水泥和粉煤灰為主要原料，固體廢棄物只用粉煤灰一種；泡沫混凝土所用的固體廢棄物十分廣泛，幾乎包含了大多數(shù)固體廢棄物，如粉煤灰煤渣、煤矸石、鋼渣、礦渣，從這個(gè)意義上說(shuō)，泡沫混凝土更符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

2.3 泡沫混凝土和加氣混凝土相同點(diǎn)

均以無(wú)機(jī)材料為主。力學(xué)性能及其他技術(shù)指標(biāo)相同或相近。密度相近：泡沫混凝土雖然采用的材料和加氣混凝土有所不同，但其密度等級(jí)劃分和傳統(tǒng)加氣混凝土的級(jí)別一樣。結(jié)構(gòu)特征相同：泡沫混凝土和加氣混凝土一樣，皆以封閉性氣孔為主，連通孔和封閉孔很少，氣孔大小均勻，絕大多數(shù)氣孔小于2 毫米。泡沫混凝土的分類方式很多，按組成膠結(jié)材料可分為水泥泡沫混凝土、菱鎂泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰質(zhì)膠結(jié)材料泡沫混凝土；按所用主要填充料的種類可分為粉煤灰泡沫混凝土、礦渣泡沫混凝土、秸稈泡沫混凝土等；按密度一般可分為6個(gè)等級(jí)，即300kg/m3、400kg/m3、500kg/m3、600kg/m3、700kg/m3、800kg/m3;按使用功能可分為保溫型、保溫結(jié)構(gòu)型、結(jié)構(gòu)型；按應(yīng)用領(lǐng)域可分為房建泡沫混凝土、園林泡沫混凝土、工程泡沫混凝土、工業(yè)泡沫混凝土；按養(yǎng)護(hù)方式可分為自然養(yǎng)護(hù)泡沫混凝土、蒸汽養(yǎng)護(hù)泡沫混凝土、蒸壓養(yǎng)護(hù)泡沫混凝土。

3 結(jié)論

整體來(lái)看，建筑材料的創(chuàng)新對(duì)于建筑工程的質(zhì)量提升具有重要意義，對(duì)于工程功能改善具有深刻影響。加強(qiáng)相關(guān)應(yīng)用十分必要。

[1]夏燕編.土木工程材料[M].武漢：武漢大學(xué)出版社.2009.33-38.

[2]陳寶璠.土木工程材料[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社.2008.45-46.

[3]焦寶祥.土木工程材料[M].北京：高等教育出版社.2009.13-15.

[4]蘇鋒,楊海東.土木工程材料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2008.66-67.

[5]張愛(ài)勤,朱霞.土木工程材料[M].北京：人民交通出版社.2009.75-78.