除了砂子、石子，混凝土新骨料材料有哪些？效果如何？

摘要：

查閱現(xiàn)有建筑工程的使用年限，堅固程度及污染情況等方面，了解采用土木工程中混凝土的新材料后能否有效解決以上問題。通過查閱各專家學者的相關實驗資料結論來論證此觀點。用混凝土新的骨料材料的更新?lián)Q代完善發(fā)展建筑工程，為提升建筑物的基礎性能和質量性能等，同時也為成本的減低，可持續(xù)發(fā)展的進程。

關鍵詞：混凝土新材料建筑工程環(huán)境

引言：

現(xiàn)在建筑物從勘探設計到施工再到維護最終修建下來會使用浪費大量的資源，消耗大量的人力財力物力同時對環(huán)境產(chǎn)生極大的污染。例如：現(xiàn)代社會的城市化進程越來越快，現(xiàn)代化建筑也越來越多，在這背后對材料的要求也逐年增加，而現(xiàn)在的建筑材料的成本及性能根本無法滿足持久的矗立。尤其是混凝土采用的磚石、石料、木材、等混凝土骨料材現(xiàn)在不僅原料成本上升了，而且所修建的建筑物的質量也無法長久保證，無法保障人們的基本需求。這樣的建筑物是不符合可持續(xù)發(fā)展的，為此我們需要解決這個問題才能為可持續(xù)做出貢獻。但是如果采用混凝土骨料新材料，那么會不會對以上問題有所改善呢，本文將為此進行論證。

正文：

土木工程是一個歷經(jīng)千年的學科。從人類文明發(fā)展開始，土木工程伴隨著人類文明一同發(fā)展，與經(jīng)濟政治軍事科學相關聯(lián)。古今中外，只要有建筑物的出現(xiàn)，基本上就相當于土木工程的出現(xiàn)。那么什么是土木工程呢？僅僅就是修一座建筑物或者造一棟房子？可以是也可以不是。簡單說土木工程是一個集大成的復合載體。如果說文明是人類進步的體現(xiàn)，那么土木工程就是人類文明的見證者。埃及金字塔的矗立，中國長城的蜿蜒，土耳其的圣菲亞大教堂，德國的勃蘭堡門以及奧地利的維也納金色大廳等等。無一不讓我們感嘆著土木工程的雄壯。就是這樣的巧奪天工不斷吸引著我。也讓我對它的建筑材料發(fā)生了興趣。

而追溯其建筑的本質是對建筑材料的不同應用。例如：金字塔取材于石，埃菲爾鐵塔取材于剛等等。這些建筑有的令人賞心悅目，有的令人舒適歡暢。這是土木工程所帶來的巨大作用。世界正在發(fā)展，現(xiàn)代化的建筑離不開土木工程，而建筑物則成為許多新技術新材料的復合載體，甚至大型復雜結構核心的現(xiàn)代建筑則成為代表一個國家建筑科學技術的重要標志。而這一事物都足以說明土木工程起著重要支柱作用。而建筑材料其中混凝土材料是對整個建筑物最為核心的材料之一。而混凝土骨料材料的使用是對建筑物的性能使用年限等其關鍵作用的。

混凝土骨料材料對于建筑物非常重要，沒有這個建筑物也無法建成。比如采用輕質骨料材料對地震的承載及延展性。大部分建筑物在設計之初對于承載力的復核要求為0.9倍極限值，而延展性要求一般不能低于6度，也就是說一棟建筑物要做到小震不損大震不倒，離不開對混凝土材料的選取使用。通常所用的鋼筋混凝土其抗拉性冷彎性沖擊韌性都強于一般砂石混凝土。但是在中震及以上的地震仍不能保護主體建筑的安全，也會直接破壞掉建筑本身，且對建造的成本較高。而如果在建筑物中利用結構消能減震與振動控制技術來保護建筑物，這確實可以保護主體建筑免遭破壞。但是考慮把其中的成本問題，這個技術一直需要實時工作試用期間要浪費極大的能源作為動力。先不說能源的成本，地震時電力系統(tǒng)有幾個能安全平穩(wěn)工作，沒有基礎電力，其保護作用也就如竹籃打水。并且其造價和維護費用極高對施工單位投資單位消費者來說都是不合理的。那么怎樣處理解決問題呢？在成本性能實用性等方面的需求下，混凝土新骨料材料的新型構造以其低成本高性能的優(yōu)勢出現(xiàn)了。

但是在我國大部分地區(qū)土木工程發(fā)展緩慢，尤其體現(xiàn)在建筑混凝土材料的取用上。其中對砂漿混凝土水泥等基礎材料的創(chuàng)新升級不夠。不少用傳統(tǒng)材料所建造的建筑物在幾年間就會出現(xiàn)裂縫老化等問題。不僅對人的生命財產(chǎn)安全構成威脅，在制造這些材料的同時對環(huán)境也造成污染。比如一般的房屋建筑用的是C30混凝土。而C30混凝土的最大承受力約為63噸，抗壓強度為30MPA。但是其使用年限遠遠低于法律所要求的年限。C30混凝土需要水泥、砂、石子等骨料和水按相應比例混合。而現(xiàn)在采集原料的成本日益上升，且對土壤河流等造成破壞。修建的建筑物在質量上安全上的保障遠遠不夠，讓消費者受損。最終下來從成本安全舒適度上遠遠不能滿足現(xiàn)代人的需求?；炷凉橇喜牧显诠┣髩毫ο缕惹行枰纳粕壔蚴褂眯虏牧稀?/p>

新的骨料材料采用廢棄玻璃，普通纖維，橡膠按不同比例混合而成。纖維對于混凝土將帶來不一樣的特性。在混凝土發(fā)生開裂時，纖維可以幫助改善混凝土的拉伸應變，增強其荷載力，從而延長混凝土的使用年限，減少再次復修的成本。比如在地震時混凝土發(fā)生斷裂時，在普通情況下，會直接斷開，但是加入不同比例的纖維之后，會在混凝土之間增加應變力，甚至在大地震中可以保護建筑物。對之后的繼續(xù)使用維修也不會造成巨大損傷。

而今有的專家利用廢棄玻璃取代天然骨料來建造玻璃骨料的混凝土。下面我引用Craig對選取廢棄玻璃進行的粒徑和堿硅反應。他的研究表明不同類型的玻璃骨料能在不同程度上減輕ASR，通過減輕ASR改善混凝土的耐久性在一定程度上增加其使用壽命。從而增強混凝土對大小自然災害的抵御能力和自身的使用年限及質量安全性。而廢棄玻璃原料易找，取材方便，成本低，可靠性較好，是作為混凝土材料的好材料。此外對抗凍性彈性峰值應變等方面。梁炯豐和劉光焰等學者進行了試驗。最后發(fā)現(xiàn)玻璃骨料的抗凍性等多種性能明顯高于自然骨料的混凝土。只是實驗數(shù)據(jù)的實驗，但是并不能代表不能用在實際中。由此可見，采用玻璃骨料代替?zhèn)鹘y(tǒng)砂石材料是可行的，更符合現(xiàn)代社會綠色發(fā)展，而成本和安全性也能被大眾所接受。

此外了解到混凝土材料在處于帶裂縫的工作狀態(tài)，具有抗拉強度低，脆性大易斷裂破壞等弊端。而這樣的建筑物顯然不適合長期居住的。比如修建一座大型的商場樓，地基在加固地樁后，對其基礎的承載力的要求也是巨大的。采用大型的鋼筋混凝土澆灌后的基礎和樓層在強度上有一定的提升，但是無論是熱軋鋼還是冷加工鋼在達到一定的極限后，它會迅速斷裂，直接對人身安全構成威脅，考慮修建成本及購房者的預算力往往不會采用達到此水準的施工材料。在完工后幾年可能很少出現(xiàn)安全隱患，但是越往后它的建筑性能及使用年限不是逐漸減低，而是突然大幅度降低。到最后會棄樓而走。造成極大的資源浪費。也就是說在混凝土材料中的鋼筋等增拉性的材料已經(jīng)不適合現(xiàn)在的可持續(xù)發(fā)展。

加入橡膠材料的混凝土后。在韌性上會有大幅度提升，減少混凝土的斷裂性。通過TAHA等學者利用的中粗細橡膠來取代部分砂石骨料進行的斷裂韌度實驗。在采用OIC方法進行技術手段后表明加入10%-14%范圍內橡膠后的混凝土，斷裂能隨橡膠量增加而增加。在19%范圍內效果最為明顯。那么對比砂石的混凝土，顯然橡膠的加入更勝一籌。且橡膠在取材過程中，不會對環(huán)境造成破壞。其成本及實用性也優(yōu)于砂石。這樣的材料對施工方來說更會合適。

在混凝土骨料中加入纖維、廢棄骨料、橡膠按一定比例進行配合，讓混凝土在抗拉性，抗凍性，延展性，韌性，硬度，使用年限等等多種性能得到提升。這樣的混凝土材料卻在制作上相比較傳統(tǒng)骨料更為方便好找且成本更合適。

結論：

各種比例骨料的混凝土在其本來性能上有了很大的提升，在成本及污染程度上也是符合可持續(xù)發(fā)展的，建筑物本身就是文明的象征，而文明的長久來自于對它的修建維護。城市化進程要的不是速度而是質量，扛得住大風大雨，擋得住地震洪水，使用年限長久才是建筑物修建的意義。新型的混凝土骨料可以實現(xiàn)以上的目標，我們?yōu)槭裁床煌茝V和使用呢。