下面是小编给大家整理收集的土木工程新型材料论文,智能建筑材料——智能混凝土

来源:未知作者:企业资讯 日期:2020/03/18 00:23 浏览:

摘要: 【中国建材信息总网】建筑是人们遮风挡雨的依靠,是人类文明凝固的艺术。一间坚固保温的住房能让辛勤劳作一天的人卸下重担、摆脱疲惫;一座精心设计的建筑能令观者赏心悦目、流连忘返。在建筑材料领域,节能、智能和美是建筑师和科学家不断追求的目标。今天我们就一起来看看一部分在未来可能得到广阔应用的新型建筑材料。 建筑是人们遮风挡雨的依靠,是人类文明凝固的艺术。一间坚固保温的住房能让辛勤劳作一天的人卸下重担、摆脱疲惫;一座精心设计的建筑能令观者赏心悦目、流连忘返。在建筑材料领域,节能、智能和美是建筑师和科学家不断追求的目标。今天我们就一起来看看一部分在未来可能得到广阔应用的新型建筑材料。 生态节能材料——气凝胶 较好的保温及隔热效果是舒适的生活居住空间必不可少的要求,气凝胶正是一种被称为“建筑领域最有发展前景”的高性能隔热材料。 气凝胶虽然带了一个“气”字,但并不是气体,而是一种以气体代替凝胶中液体组分的合成多孔三维网络结构材料,是世界上最轻的固体,具有不燃或阻燃的特性和低导热系数、低密度、低折射率等优良性能。具体到建筑领域,气凝胶隔热材料可以在四方面发挥其本领。第一,气凝胶材料可用于屋顶、外墙和窗户,减少热损失;第二,气凝胶材料不易燃,且具有很低的导热系数,因此可以用它来翻修特殊的建筑物,以保护它们免受火灾等意外的灾难的损害。第三,气凝胶材料的低声速性、不易燃性以及强吸附性使其还能用于建筑隔音、防火和空气净化。最后,传统隔热材料比气凝胶隔热材料的传热系数要大得多,为了达到可持续住房的标准,需要使用更厚的材料。若使用气凝胶材料则能大大扩展居住面积。 智能建筑材料——智能混凝土 随着科技发展,各行各业都在朝着智能化的方向不断发展,建筑材料领域也不例外,智能混凝土正是这一趋势的体现之一。智能混凝土是2012年刚研制出来的新型混凝土,号称“世界上最强混凝土”。 智能混凝土主要是在其他高强性能的混凝土基础上进行改良,让其具备更加完整的工作性能,其智能目前主要体现在其具有很强的流动性和抗离析的能力。也就是说,智能混凝土不需要振捣仅依靠自身的重力作用就可以均匀密实成型,这就大大节省了人力成本,让混凝土的浇筑工作更加的简单快捷,还减少了人工、机械造成的误差。尤其在一些管状的构件中,传统的浇筑方法很难保证管状构件的混凝土能够填充密实,这时候若是派智能混凝土登场,就可以轻轻松松自行完成了。因此智能混凝土在桥梁、地铁中的应用比较多,例如杭瑞高速北盘江特大桥施工中就运用了智能混凝土,达到了很好的施工效果。 为美而生的材料——透明混凝土 在2010年世博会上,意大利馆使用了一种新型的建筑材料来建筑场馆的外立面。这种材料看起来像是“透明水泥”,既具有水泥的坚固性,又像玻璃一样透光。光线透过不同质地的“透明水泥”照射进来,营造出梦幻的色彩效果,吸引了大批游客的目光。而自然光的射入也减少了室内灯光的使用。同时,展馆内外的人们也可以透过“透明水泥”互相看见,饶有趣味。这种材料正是透明混凝土。 这种透明混凝土是由大流动性混凝土和大量的光导纤维按照一定排列规则制成。由于光导纤维具有一定的导光性,将其平行均匀分布于混凝土中就可起到传输光线的作用。利用其透光性,透明混凝土在光的照射下鲜明的轮廓将出现在阴暗的另一侧,这种特殊的装饰效果会让人觉的轻盈和明快,打破了传统混凝土的压抑和厚重感。如果将混凝土和光导纤维按比例变化还可达到不同透明度的渐变,如果改变光导纤维在透明混凝土的布置方式则可以呈现不同的图案,增加墙体本身的美观性,具有很高的欣赏价值,正越来越受到景观设计领域的重视。 作者:冷玥 参考文献: 熊晓强,秦炜,赵财军.生态节能材料及智能建筑材料探讨[J].河南建材,2019(01):127-128. 池家晟,郑威,王振,廖雯琪,何贵伟,孙琦,田蒙奎,杨万亮.胶隔热材料的制备及用于建筑行业的研究进展[J].功能材料,2019,50(01):1047-1055+1066. 倪瑞.对土建工程新型混凝土材料的应用探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2018(11):179-180. 贾换,孙召英,白雨尘.透明混凝土的性能及应用研究[J].科技风,2017(05):102. 本文来自:中国数字科技馆

我国人口众多,住宅建筑需求量大,当前的混凝土结构住宅建筑施工主要是在现场完成,属于粗放型作业,建材、能源损耗大,环境污染严重,迫切需要对这种粗放型施工技术进行创新改进,达到绿色施工,实现施工节能。通过对混凝土结构住宅工业化制造的研究,完善了混凝土构件工厂标准化生产、特定环境下养护、现场拼装这一绿色装配整体式住宅施工技术,在保证了结构安全的前提下,提高了建筑质量,节省了大量的模板,降低了混凝土等建材的损耗。该技术应用在万科府前万科府前花园EF组团住宅建造应用,与传统生产方式相比,工业化制造方式在节能、减损,减排方面都有了巨大进步。

新京葡娱乐场388官网,1、气凝胶在节能门窗的应用就目前典型的建筑围护结构而言,通过门窗损失的热量约占建筑总的热量损失的40% ~50%,并且随着人们居住环境的提高,门窗面积还要不断增加,节能玻璃的应用对整个建筑节能将起到重要的作用。气凝胶节能玻璃相对传真空玻璃、夹层玻璃等统节能玻璃有着诸多优点。

工业用保温隔热材料的导热系数往往更低一些,具体指标要求与行业领域和具体应用密切相关。为此,人们一直在寻求与研究一种能大大提高隔热保温材料反射隔热保温新型材料。

土木工程新型材料论文

超高层模块化盒子结构模式的推广与应用

科学家通过仿真模拟,将其制备的真空气凝胶玻璃替换三层充氩气中空玻璃安装于建筑门窗上。其模拟实例为处在丹麦气候的居民住宅。其中两栋符合丹麦保温建筑标准,另两栋复合丹麦节能建筑标准。通过计算房屋的年取暖耗能量来比较两种玻璃的节能性能。普通居民住房相对中空玻璃气凝胶玻璃年节能量为1180kWh/a,约19%,而在节能住宅中这一数字是700kWh/a,占到了总耗能的34%。真空气凝胶玻璃不仅更节能也有不错的视觉效果。

上世纪90年代,美国国家航空航天局的科研人员为解决航天飞行器传热控制问题而研发采用的一种新型太空绝热反射瓷层(Therma-Cover),该材料是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷颗粒构成的,它具有高反射率、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能,具有卓越的隔热反射功能。这种高科技材料在国外由航天领域推广应用到民,用于建筑和工业设施中,并已出口到我国,用于一些大型工业设施中。但美中不足的是,该材料20美元/kg的昂贵售价实在令国内许多行业望物兴叹,难以承受。

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超高层模块化建筑技术为澳大利亚Hickory集团第六代模块化建筑技术,该技术目前已应用到澳大利亚墨尔本的拉特罗布街大厦—43层高的商业住宅项目,该项目共294个模块,目前已开始加工制造,计划2015年10月完工,该建筑完工后,将是世界第一个商业化超高层模块化建筑。技该术通过将建筑合理划分为模块化单元,模块化单元在工厂进行流水化生产(包括模块化单元的精装修加工),预制比例可高达95%,模块化盒子结构构造图如图2所示。模块化单元加工完成后运输至现场,通过提升设备将其吊放到位,并通过专业连接方式组装成建筑整体,其现场吊装图如图3所示。与传统建筑相比,模块化建筑采用工厂预制,现场组装的施工方式,具有如下优点:低碳节能:模块化建筑采用新型环保节能建筑材料、工厂标准化生产等,可以实现节能47%以上,减少二氧化碳排放51%以上,并且模块化建筑的的材料可以100%回收利用。节省工期:模块化建筑现场基础施工与工程制造可同步进行,同时施工也不受天气及季节变化等的影响,大幅度缩短建造周期,按照国外的统计发现模块化建筑的建造周期比传统的建造模式至少减少一半时间以上。质量优良:模块化建筑材料由专业工厂标准化进行建造,在避免劣质材料和恶劣天气影响施工质量的同时,可以通过标准化控制,现代化检测以及工业化生产等手段保证建筑质量及其稳定性。经济适用:模块化建筑的建造成本可以通过加工前的优化设计、快速的建造过程、工厂可控环境下加工、降低项目建设过程中的不可预见因素实现有效控制;根据用户的不同需求进行装修,实现用户的直接入住,而无需二次装修。安全施工:模块化建筑的大部分构件都在工厂事先完成,建筑结构、外层装修和玻璃幕墙施工没有高空作业,提高了现场施工的安全性;并且工厂环境下施工便于对施工安全进行有效控制。

2、气凝胶在建筑管道中的使用气凝胶毡具有超高隔热性和疏水性等优点,是一种理想的管道保温材料。下图是气凝胶毡管道保温层的结构,紧贴管道第一层的为卷绕管道的气凝胶保温毡,为保温结构的主要保温层,外层为金属保护层和绑带,提供了机械和户外风吹日晒雨淋的防护,如果卷绕多层气凝胶毡可采用错位搭接方式提高保温性能。气凝胶毡有较好的柔性与抗拉、抗压强度,施工方便快捷,另外气凝胶毡的整体疏水性使其在整个使用周期导热系数几乎没有变化。与传统保温材料相比气凝胶保温结构保温性能明显好于其他材料。根据美国阿斯彭公司的估算,平均每公里的高温蒸汽管道在使用中仅能耗一项就可以带来250万美元的节省,而在建筑供热管道保温材料改造中,理想情况下一年左右即可以节省下改造投入的成本。

同样是上世纪90年代,美国国家宇航局NASA为解决宇航服隔绝外界高低温而研发制成了新型材料气凝胶。这种材料全称为二氧化硅气凝胶。是目前已知的密度最小的固体材料,也是迄今为止保温性能最好的材料。其最小密度可达到3kg/m³,导热系数在常温下低至0.013W/。这种纳米高科技材料已经有航天航空领域推广到军工民用领域,其价格也降低到民用可以承受的价格点。至今,国内生产工业用二氧化硅气凝胶绝热毡的技术已经比较完备。

现在建筑业的发展趋势愈加倾向于新型建筑材料,那么,下面是小编给大家整理收集的土木工程新型材料论文,供大家阅读参考。

高性能建筑保温隔热材料

3、气凝胶板在墙壁和屋顶中的使用传统的墙壁和屋顶保温材料分为无机材料和有机材料,占据保温材料市场80%的有机保温材料聚苯泡沫板防火阻燃性不佳,无机保温材料如岩棉、玻璃棉等大多密度大且保温效果欠佳。气凝胶板具有低热导率、低密度、高阻燃性是墙壁和屋顶的理想保温材料。下图展示了目前常见的气凝胶板保温层,其中包括墙壁保温层和屋顶保温。该结构的主要保温层是气凝胶板,其导热系数在常温下可到达0.013 W/m·K,几乎只有挤塑聚苯板的三分之一,更是远低于其它建筑保温材料,具有高效的保温隔热性能。气凝胶板还可以起到吸声降噪的功能,该结构还可以有效的阻绝噪声。此结构使用的气凝胶毡和板燃烧性能为A1级,为完全不燃性材料,解决了建筑保温与建筑防火无法共存的巨大矛盾。气凝胶毡或板密度低于200 kg/m3,施工时方便的同时也减轻了整栋建筑的重量。

1.国际发展趋势

土木工程新型材料论文1

建筑保温隔热材料是建筑节能的基础,建筑外围护结构是建筑内部与外界环境能量传递的直接途径,通过改进外围护结构的保温隔热性能,大幅度地降低其传热系数,是建材节能创新研究最有效的途径。气凝胶作为一种新型的轻质纳米多孔性固态材料,具有超低的导热性系数(导热系数低于无对流空气的导热系数),但气凝胶材料制备工艺复杂、成本高,且强度低、韧性差,制约了其在建筑隔热保温领域的应用。针对这些问题,通过四因素、三水平的正交实验,得到SiO2气凝胶的低成本与快速制备工艺的优化工艺条件,制备得到性能优异的SiO2气凝胶;其次采用纤维增强整体成型技术,制备出具有良好力学性能、较低导热系数、隔声减震、耐火不燃等高性能气凝胶隔热保温材料,最后根据不同的工程场合要求,研发出气凝胶隔热玻璃、气凝胶隔热保温毡、气凝胶隔热保温涂料、气凝胶隔热保温腻子等高性能建筑隔热保温材料。其中气凝胶隔热玻璃与市场上其他三种玻璃相比,具有超强的保温隔热性能,对比结果见表2。

4、气凝胶在涂料中的应用气凝胶粉体可以应用在涂料中,做成具有保温效果的保温涂料,起到补充保温作用。有研究人员分别以空心微珠、自制的SiO2气凝胶为隔热填料,添加到丙烯酸酯白色外墙涂料中制成隔热涂料,通过自制的测量装置测得SiO2气凝隔热涂料隔热性能明显优于空心微珠隔热涂料。还有研究人员用稳定剂爱利索TMRM825对SiO2气凝胶进行改性并制备成浆料,以水性丙烯酸树脂为成膜物,在助剂的配合下制得水性纳米透明隔热涂料,结果表明玻璃涂覆膜厚为20 ~25μm时,涂膜有良好的机械性能,可见光透过率大于89%,透明性好,同时有较好的隔热效果。气凝胶涂料不仅可以应用在外墙体的保温中,还可以应用在建筑内墙保温和建筑顶部保温和建筑底部保温。2010年上海世博会零碳馆及万科实验楼应用了该种涂料,表明这种涂料具有突出的节能效果。作为混凝土添加剂气凝胶还可以用于降低混凝土的导热系数。国外的研究人员开展了混凝土基料中掺入不同量的疏水或亲水SiO2气凝胶粉末的研究,混凝土块的热导率随着SiO2气凝胶粉末含量的增加而减少,但抗压强度会有所降低,收缩率也会有所增大。据此特点可将添加SiO2气凝胶的混凝土用于非承重墙,或是作为粘结试剂使用的水泥砂浆。随着混凝土助剂的发展,可以加入助剂来补充损失的力学性能。

当今,全球保温隔热材料正朝着高效、节能、薄层、隔热、防水外护一体化方向发展,在发展新型保温隔热材料及符合结构保温节能技术同时,更强调有针对性使用保温绝热材料,按标准规范设计及施工,努力提高保温效率及降低成本。国内外纷纷展开薄层隔热保温涂料的研究,美国已有多家公司生产这种绝热瓷层涂料,如美国的SPM Thermo-Shield、Thermal Protective Systems推出的Ceramic-Cover、J.H.International的Therma-Cover等产品。

土木工程材料是指在土木工程中所使用的各种材料及其制品的总称。它是一切建筑工程的物质基础,是组成建筑结构物的基本构成元素。由于科学技术的发展,使得土木工程的新型材料如雨后春笋般出现,表现出节能、高效、环保等特点,并呈现种类繁多,性质各异,用途不同的特性。

光伏发电技术的新应用

2.国内发展趋势

1 高性能混凝土

我国能源紧缺,国家一直在大力提倡可再生能源的利用,太阳能遍布地球各处,取之不尽用之不竭,是应用广泛的可再生能源。对太阳能的利用主要分为两方面,即利用光热效应,把太阳能转换为热能;利用光伏特效应,将太阳能转化为电能。在光伏发电方面,利用校园基础设施配套完善,校园面积大、地势平坦、周围无高大遮光物这一普遍特点,提出了校园光伏发电计划,并以郑州大学新校区2MWp太阳能光电建筑为应用示范项目。在郑大新校区系馆楼、实验楼和学院楼等屋顶安装LNPV-190单晶硅光伏组件3001068Wp,年发电总量4178607kW•h,并网运行电量3685531kW•h,该项目安装的太阳能光伏发电系统每年可替代1474t标准煤,相当于减少CO2排放360t,减少SO2排放量29.5t,减少粉尘排放量14.7t,节能减排效果显著。

该涂料选用了具有优异耐热、耐候性、耐腐蚀和防水性能的硅丙乳液和水性氟碳乳液为成膜物质,采用被誉为空间时代材料的极细中空陶瓷颗粒为填料,由中空陶粒多组合排列制得的涂膜构成的,它对400~1800nm范围的可见光和近红外区的太阳热进行高反射,同时在涂膜中引入导热系数极低的空气微孔层来隔绝热能的传递。这样通过强化反射太阳热和对流传递的显著阻抗性,能有效地降低辐射传热和对流传热,从而降低物体表面的热平衡温度,可使屋面温度最高降低20℃,室内温度降低5~10℃。产品绝热等级达到R-33.3, 热反射率为89%,导热系数为0.030W/m.K。 发展趋势:建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30-40%,绝大部分是采暖和空调的能耗,故建筑节能意义重大。而且由于该隔热保温涂料以水为稀释介质,不含挥发性有机溶剂,对人体及环境无危害;其生产成本仅约为国外同类产品的1/5,而它作为一种新型隔热保温涂料,有着良好的经济效益、节能环保、隔热效果和施工简便等优点而越来越受到人们的关注与青睐。且这种太空绝热反射涂料正经历着一场由工业隔热保温向建筑隔热保温为主的方向转变,由厚层向薄层隔热保温的技术转变,这也是今后隔热保温材料主要的发展方向之一。太空反射绝热涂料通过应用陶瓷球型颗粒中空材料在涂层中形成的真空腔体层,构筑有效的热屏障,不仅自身热阻大,导热系数低,而且热反射率高,减少建筑物对太阳辐射热的吸收,降低被覆表面和内部空间温度,因此它被行家一致公认为有发展前景的高效节能材料之一。

HPC要求具有高耐久性和高强度、优良的工作性,首先体现在较高的早期强度、高验收强度、高弹性模量;其次是高耐久性。可保护钢筋不被锈蚀,在其他恶劣条件下使用,同样可保持混凝土坚固耐久;后是高的和易性、可泵性、易修整性。可配制大坍落度的流态混凝土,而不发生离析;可降低泵送压力,修整容易。冬天浇筑时,混凝土凝结时间正常,强度增长快于普通混凝土,低温环境下不冰冻,高温环境下浇筑混凝土保持正常的坍落度,并可控制水化热。