【土木工程中高分子材料的发展应用（论文）】

土木工程中高分子材料的发展应用TOC\o"1-3"\h\u一、引言 1二、高分子材料概念 1（一）什么是高分子材料 1（二）高分子材料的应用领域 21.塑料 22.橡胶 23.纤维 3（三）特性 3三、高分子材料在土木工程领域的应用现状 4（一）高分子建筑塑料 41.聚苯乙烯泡沫塑料板 42.EPS 4（二）高分子建筑涂料 5（三）高分子建筑胶黏剂 6（四）建筑防水材料 6（五）混凝土外加剂 6四、高分子材料在土木工程领域的应用发展趋势 7（一）复合化 7（二）多功能化 71.物理性能 82.热胀冷缩 83.适应性 84.方便更换 8（三）节能化、绿色化 8五、结论 9摘要：高分子材料是近年来土木工程中新型材料应用的重要组成部分，聚合物建筑材料重量轻，比强度高，生产成本低，加工方便。本文主要研究的是高分子材料在建筑材料中的应用，在此基础上，详细探讨了高分子材料的发展前景。关键词：高分子材料；建筑材料；发展一、引言近年来，伴随着城市化建设进程的加快，我国的建筑行业发展十分迅猛，建筑工程项目成几何倍数增长。在后续的发展中，我们国家会持续发展建筑行业，与此同时，也会提升对建筑材料的质量要求。高分子材料是近年来土木工程中新型材料应用的重要组成部分，聚合物建筑材料重量轻，比强度高，生产成本低，加工方便。在一定程度上，它们可以替代传统的能耗材料，例如钢铁，木材，水泥和陶瓷。另外，聚合物建筑材料用于完成。效率，耐腐蚀性和使用寿命具有显着优势，这就是为什么聚合物建筑材料被广泛使用的原因。文章对高分子材料的应用现状和材料分类进行了介绍，进而对其发展趋势总结。二、高分子材料概念所谓高分子材料，其实就是聚合物材料，是由基体等高分子化合物和其他添加剂组成的材料。就当下而言，高分子材料已经在经济发展的各个环节得到普及，尤其是在军用和高科技方面，对先进特性的高分子材料的要求更高，这将有助于高分子合成加工技术和高分子铸造技术的更快发展。高分子材料与技术的主要重点是在高分子合成、转化和加工领域，以及那些从事科学研究、技术开发、工艺与设备设计、生产经营管理的高级工程师和技术能力领域。目前高分子材料已被广泛应用于生活、生产、科研和国防等各个领域，成为我国科学研究的一个重点领域。（一）什么是高分子材料聚合物材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、粘合剂和涂料。其中，塑料、合成纤维和合成橡胶这三种主要的合成材料被称为现代聚合物，已经成为经济建设和人们日常生活中不可缺少的材料。虽然聚合物材料由于通常具有金属和无机材料无法替代的许多优点而发展迅速，但大规模生产仍然是由只能在正常条件下使用的聚合物材料组成，即无害聚合物。它们的缺点是机械强度和刚度差，耐热性低。现代工程的发展对高分子材料提出了更高的要求，这将有助于高分子材料向高性能、功能化和生物化方向发展。因此，许多新型高分子材料具有产量低、成本高、性能高等特点。（二）高分子材料的应用领域高分子材料大多使用在塑料、橡胶和纤维这三个主要方面。1.塑料塑料的构成主要是聚合物，在特殊的条件下可以模压成特殊形状的材料，然后在室温下保存。塑料按后加热条件能够分成热塑性塑料和热固性塑料。加热后，逐渐软化，形成聚合物的塑料，也就是热塑性塑料。大部分耐用塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。加热后，逐渐固化，形成一种热固性塑料。如环氧树脂、酚酸酯、聚酰亚胺、三聚氰胺甲醛树脂等很常见。塑料加工工艺包括喷涂、挤出、压膜、热压，吹塑等等。图2.1塑料2.橡胶橡胶主要包括天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶含有聚异戊二烯。合成橡胶主要有丁基橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、荧石等。图2.2橡胶材料3.纤维纤维其实就是高分子材料的主要用途之一。在日常生活中比较常见的合成纤维有尼龙、聚酯、腈纶、芳纶、聚丙烯等。图2.3复纳新材料

木质纤维（三）特性（1）质量很轻。平均密度为1.45克/立方厘米，约为钢的1/5和铝的1/2。（2）强度较高。几乎超过钢的强度，它是一种优秀的轻质固体材料。（3）韧性度高。高分子材料在失效前可以吸收更多的能量。（4）摩擦力大。耐磨性好。在缺乏润滑和润滑较少的情况下，一些聚合物材料对消费者具有金属材料无法比拟的耐久性和摩擦能力。（5）良好的电气绝缘。电绝缘类似于陶瓷和橡胶。（6）防腐。具有良好的化学稳定性，对常见的酸、碱、盐和脂肪具有良好的耐腐蚀性。（7）导热系数低。例如，泡沫塑料只有0.2-0.46W/(m，K)，大约是金属导热系数的1/1500。是一种理想的隔热材料。（8）很容易老化。光、气、热和环境设备改变聚合物材料的分子结构，破坏其力学性能，缩短其使用寿命。（9）易燃。塑料非常容易燃烧，燃烧时会冒烟，形成有毒气体。（10）耐热。聚合物材料的耐热性是指它能承受明显恶化的温度上升。它主要包括机械性能和化学性能，通常指第一性能，所以热阻通常表示为高分子材料开始软化或形成的温度。（11）刚度较差。例如，塑料弹性系数只有1/20-1/10，并在长时间的使用下回发生变化。但通过在塑料中添加纤维增强材料，就能够提升其刚度，还有可能高于钢材料的刚度。三、高分子材料在土木工程领域的应用现状（一）高分子建筑塑料1.聚苯乙烯泡沫塑料板在建筑施工中简称为泡沫板，是将树脂与物理发泡剂等添加剂混合而成。由于EPS有着十分优异的隔热耐久性、独特的抗老化性、缓冲冲击抗性，以及防水性而被许多室内设计工作者广泛的应用于室内设计中。图3.1聚苯乙烯泡沫塑料2.EPS最早是由德国的Fritz·Stastny于1949研发而成。因其导热系数低、吸水率低，再加上隔音防潮等优点，成为了当今诸如室内装饰、居家旅行、船艇新型研发的优质隔热防渗材料。经研究表明，EPS相较于之前旧本体聚合法生产的聚苯乙烯而言，在耐热方面更占优势。究其本质而言，是因为现今的EPS在工艺流程中的反应温度范围抑制住了其分子量的分布，从而提高了EPS的耐热性。再加上EPS的纯度又低于本体聚合，故而，这也是为什么EPS成为了当今室内设计最为炙手可热的材料之一。图3.2EPS泡沫板（二）高分子建筑涂料内墙涂料在现代建筑中得到了广泛的应用。粉末涂料是一种100%细粉的新型环保型固体涂料。因为它们不使用溶剂，所以被称为粉状涂料。一般情况下，产品表面喷涂粉末，加热至熔化平整，冷冻成膜，完成涂装。粉末涂料和涂料因其节约资源、涂膜性能好、易于实现自动化生产而被广泛应用于汽车、建材、户外空间、船舶、管道等领域。在我国，粉末基础材料最初是以粉末电绝缘基础材料为基础的。在过去的二十年里，地砖的选择和性能，以及研磨技术和设备都取得了显著的进步。可操作粉末基材发展迅速，应用领域不断扩大。涂层技术已经从厚涂层转向薄涂层。已开发出低温对流、紫外感应、邻苯二酰胺改性等粉体基材品种。按照成膜机理，粉末涂料包括热塑性、热固性这两种。在这些一般热塑性粉末涂料中，主要有聚乙烯、聚苯二酰胺、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚醚、氟碳化合物和纤维素衍生物。在涂膜形成过程中，如果温度上升到一定程度，树脂熔化流动，在材料表面形成保护膜，化学成分保持不变。热塑性粉末涂料主要有环氧粉末涂料、聚氨酯粉末涂料、丙烯酸树脂粉末涂料、二聚氰胺粉末涂料、聚氨酯仿聚醚粉末涂料等。在成膜过程中，树脂熔化、流动并与固化剂反应，固化成膜。（三）高分子建筑胶黏剂在这个阶段，建筑行业主要采用热固性树脂、热塑性型材和橡胶，但最后形成的形状差别很大，例如制作木材的胶黏剂以节省能源、减少开支、不危害公共环境，粘连强度高以及没有溶剂为发展方向。因为淀粉胶黏剂没有毒性而且环保，在室内应用不需要其具有很好的耐水能力以及应对气候变化的能力，可以用来生产人造板。如果该胶黏剂的耐水能力更强，那么在存放时稳定性更好，在粘接木材方面它也会得到更多的使用。该胶黏剂用作木制材料的胶黏剂，因为其绿色环保的特性，必定会发展的越来越好。（四）建筑防水材料当代建筑领域应用的防水高分子复合涂料不仅要注重节能环保，也要注重适用性。例如，聚氨酯防水涂料比其他防水涂料更环保，这意味着它们在技术上也是最常用的。防水聚氨酯的吸收原理是，当防水涂料与湿度接触时，发生化学反应，形成坚固、无缝、固化的膜层。这种薄膜有效地防止了地下水压力，适用于大多数结构基质。这种固化膜还具有一定的柔韧性。当混凝土结构受外力变形时，膜的完整性不受影响，拥有良好的防水性能。（五）混凝土外加剂在施工过程中采用无缝技术进行大型混凝土工程的施工，不仅可以提高施工效率，还可以显著降低施工成本。混凝土外加剂是无缝施工技术中常用的一种物质，其中包括减水剂、膨胀剂、缓凝剂等多种类型，其在应用的过程中有着不同的应用方式。引气剂的化学构成为阴离类的表面活性剂，它溶于水并引起化学反应。大量的小气泡均匀分布在混凝土中，形成相对稳定的液膜，有利于搅拌混凝土；该减速剂可在水泥颗粒表面形成带电荷亲水膜，防止水泥颗粒熔化硬化，缩短混凝土水化时间；早期调理剂在大表面混凝土结构中较为常见，所以这类添加剂主要用于提高混凝土的早期强度；混凝土拌制过程中膨胀剂的使用，可以防止混凝土因变形、收缩而产生裂缝；减水剂一般包括萘基减水剂、木质素基减水剂、树脂基减水剂和减少结合水的物质。各种减水物质具有不同的功能，可以添加到混凝土工程中。使用减水剂可以提高混凝土材料的流动性，添加减水剂可以在不影响材料强度的情况下增加混凝土的压下度，有效保障混凝土浇筑的条件。四、高分子材料在土木工程领域的应用发展趋势（一）复合化在一定条件下，使用复合技术将具有不同性能的材料以适当的比例进行组合，在此基础上，结合一定的工艺手段，能够将材料的优良性能完美结合组合，形成优良的功能组合物。材料为了改善现有的均质混合物，出现了功能更多样化的各种复合添加剂。例如，早期减水剂和防水剂的组合使用比单次使用的效果更好。纤维增强混凝土和聚合物基混凝土的使用大大扩展了混凝土的使用领域，从而使混凝土满足不同的使用条件，同时进一步提高了混凝土材料的使用寿命。我们国家建材行业生产厂家增加了工业和建筑垃圾的使用，结合当前现实，推动了新型循环经济的发展，使得不少工业废料被转化为混凝土施工中经常使用的外加剂，满足建材产业向环保方向发展需求，提升产品应用效益和科技含量。（二）多功能化它满足了在多功能方向上开发新建筑材料的需求以及新建筑技术的发展。这意味着该材料除了基本的使用条件外，还必须具有其他智能功能，例如自清洁，自我再生，抗菌，抗辐射，抗静电等。以满足材料的需求。针对不同客户群的建材产品。如防水地坪，推荐使用LB-21环氧乳液水泥抹面。其组成材料大部分是水泥，这种聚合物乳液在失水时具有很强的粘度和连续性。这两者结合，能够立一个强大的网状结构。外观设计主要是高压缩性和附着力。性能好，排水性能好，排水能力低，适用于不透水的地下室材料。选用这种材料主要是其用途广泛：1.物理性能该高分子防水材料的物理性能较好，在使用过程中可与各种基础材料结合，具有很高的粘合性。2.热胀冷缩具有良好的热胀冷缩性能，能在改造基材时改变形状，对基材保持良好的抓地力，在现实应用中表现出良好的阻力。3.适应性对建筑环境即使在潮湿的空气中也有很强的适应性，不需干燥即可硬化；第四，防水高分子材料的施工通常不污染环境、不挥发有害气体或对人体有害；第五，方便施工，由于材料与底漆相似，这两种材料的结合不需要复杂的工艺，而且容易清洗；第六，耐腐蚀性高，容易粘附补片，发挥固体效应，不与碱反应。4.方便更换如果这种防水材料在使用过程中损坏或老化，也很容易更换和堆积。通过仔细对比市场上常用的刚性、耐用防水材料的不同特性，有选择的进行使用。（三）节能化、绿色化由于不可再生资源，建筑物中的节能概念变得越来越流行，并且节能的强度逐渐增加。对新型聚合物建筑材料的需求也发生了质的变化。一些研究人员提出了所谓的“绿色建筑材料”或“绿色建筑材料”来实现生态发展：在建筑材料中使用硬质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯水泥板，而聚合物建筑可显着节省资源和能源消耗。它被广泛应用于现代室内设计。由于市场上有大量的油漆牌子，质量没有得到保障，出现了更糟糕的油漆类型。这些低质量的涂料往往含有过量的甲醛，严重污染空气。各种低质量涂料中经常发现过量的铅孢子，对空气质量和人体健康造成严重后果。而中质水性涂料解决了该系列涂料污染过多的问题，防水、光亮问题都得到了较好的解决。它是一种广泛应用于墙壁涂料和墙纸的环保材料。如今，绿色环保的装饰材料已经在生态上取得了进步，要求它们在制造和使用过程中不影响人类和环境，更新更容易分解和转化的材料，使其能够有效回收。利用新产品。这是当前装饰材料发展的一个重要方向。目前，再生纸和无毒材料已得到很好的发展。使用环保装修材料的明显好处就在于可以让室内装修的废弃材料部分可以被再次利用，不用再次利用也能够完全自然降解，使得装修材料的使用率大大增加，可以大幅避免装修过程中形成的材料损耗。五、结论在新型建筑材料领域，节能，环保的低碳聚合物正在迅速发展。满足使用要求的同时,还具有其他功能，例如外观和协调性。高分