摘要：在我国整体社会环境愈发完善，各项建设技术与条件逐渐升级优化的形势下，土木工程材料的应用成为各项目在施工建设中践行可持续发展理念或绿色建筑设计理念的重要内容，并且在环保意识逐渐普及的情况下，社会各界对其愈发关注。以此为背景探究土木工程材料进展与应用途径，为相关工作者完善相关设计提供一定参考依据。
关键词：土木工程；新型材料；工程设计
在时展影响下，新型材料应用工作在土木工程建设中的地位日渐提升，利用新型材料突破以往土木工程建设中的种种局限，成为土木工程建设解决自身瓶颈的重要途径。同时，在可持续发展理念与绿色建筑设计理念影响下，实现项目建筑的可持续发展，降低其对周边环境的不利影响，成为新型材料应用的重点方向。
一、土木工程新材料的发展浅析
材料是土木工程建设的基本元素，材料自身特性往往直接影响到建筑自身的质量安全与综合性能。因此，在时展影响下，传统建筑材料中的土石材料在土木工程中的应用比重逐渐降低，而以新型合金、有机材料、玻璃以及陶瓷等为代表的新型材料，成为当下土木工程材料应用创新中的主力军，是土木工程整体迈向新阶段的重要元素。同时，基于土木工程自身建设机制，材料与各项施工建设工艺之间是彼此制约而又相互促进的关系，因此，新材料的应用可促使相关土木工程设计或施工工艺的创新发展，进而推动整体土木工程施工建设发展。因此，新型材料的合理应用不仅是各建筑项目提升质量的关键，还是土木工程整体建设发展迈向新阶段的重要内容，以此在整体社会水平不断提升的形势下，新材料研发会逐步向低耗环保的方向发展，并且在日益增长的需求下将拥有充足发展动力与良好发展条件。
二、新材料在我国土木工程中的应用途径
（一）FRP材料应用发展
基于土木工程建设发展趋势，材料寿命限制与材料自身功能性不足是制约材料应用发展的主要瓶颈之一，基于该需求，FRP材料逐步进入土木工程建设领域当中，其易于施工操作、质地较轻、抗腐蚀等特性使其成为土木工程建设解决相关问题的重要新材料，FRP材料主要由碳纤维、玻璃纤维、阿拉米德纤维等材料作为主要使用材料，借由聚乙烯树脂等材料进行胶合，在挤压等物理操作下制成[1]。该材料在土木工程中主要用于修复加固与新建结构中。例如，针对修复加固，该材料在应用至受弯件正截面加固时，为确保其能够有效提升构件承载力，降低延性，应采用构造措施以及结构胶物理力学质量检测，规避FRP材料与混凝土截面剥离，或胶层破坏，并且针对该材料用量，应利用受压区高度的上下限值加以把控。而针对新建结构，以桥梁工程为例，该材料在其施工建设中的作用主要体现在以下几方面。其一，被用于强化筋。在该工程建设施工中，其施工环境预备一定的侵蚀性，对普通钢筋材料寿命影响较大。为此，可应用该材料筋取代钢筋，以此提升该工程项目自身的耐久性，也能有效解决钢筋腐蚀问题，具体可利用FRP筋作为桥梁钢筋混凝土或桥面的受力筋。在施工中应注意对FRP筋进行压痕或粘砂处理，以此确保其与混凝土能够有效结合在一起，在工程中发挥自身应有的作用。其二，FRP筋还可用于预应力筋。土木建筑工程可有效利用FRP筋材料自身的高强特性，通过对其施加预应力，完善新建结构的体外预应力技术。在应用时应注意FRP筋自身特性，例如其抗压强度与横向抗剪强度较低，应采用特制的夹具。同时，相较于传统建设中应用的高强钢丝，FRP筋自身在温度膨胀系数、弹性模型、应力松弛率等系数方面均有所差异，因此在施工准备中进行预应力损失值计算时，应将其考虑在内。其三，FRP材料也可用于受力构件，在桥梁工程中，以该材料为基础的受力构件，可有效提升缆索的耐久性，但基于锚固等方面的实际工艺问题，其在实际应用中仍有问题需要克服。
（二）智能材料应用
在土木工程新型材料中，智能材料是现代土木工程建设中的重要应用材料。在时展与科学研究研发应用下，智能材料已逐渐成为建筑现代建筑施工建设中的必要材料，并且呈现高速发展态势。明确的智能材料定义在当下尚无精确定论，但通常是按材料功能进行划分。这是继天然材料、合成聚合物材料和人造材料之后的第四代材料。智能材料的特性是其独特的优势，使其得以成为土木工程材料应用领域的重大创新。一般来说，智能材料具有以下几项功能：其一，感应，智能材料可为相关工作者实现实时监视，以此对建筑内部和外部影响进行全面检测；其二，传感反馈，即借助特定的装备设施，完成相关信息的即时传输和反馈，以此提供相应结构变化；其三，信息鉴识与积累，即对反馈信息进行识别和记忆；其四，响应与诊断，对建筑内部和外部结构的变化做出及时、有效的应对，而自我诊断则是通过信息技术对反馈信息进行全面分析和评估，得出相应结论；其五，自诊断校正，根据具体方法对系统故障进行校正；其六，适应性。当外部效果消失时，可以恢复到其原始状态。在一个土木工程项目施工建设中同时实现上述功能，仅仅应用一种材料是难以实现的。因此，多种智能材料的组合应用是现代建筑工程通常使用的方案。
1.光导纤维
二氧化硅是光纤的主要成分，其是广泛应用于信息传输的良好介质，相较于其他材料，传递能力是其独有优势。该材料主要由外部圆形透明介质和内部圆柱形透明介质组成，其内外层间的折射率差异，使光能量损耗较小，在光纤中顺利传导信息，并且其传输距离较长。例如，可在建筑混凝土结构中设置光纤，以此完成光纤混凝土结构的创建，该结构可在当相应建筑位置发生变化时，通过结构变形引发的光纤变化，产生相应物理变化，其相关传感器可以借此变化完成感应，从而对各种结构变更进行检测，为项目建筑自身维护保养以及检查工作提供一定指导，提升其可持续性[2]。此外，基于该材料应用的监视模式，可发挥信息技术优势，完成对混凝土结构全方位变化的监视，构筑覆盖范围较广且角度无死角的监视网络。因此，基于该用途的光纤混凝土结构，是智能材料实现建筑自我调节能力，便于远程监测维护的创新尝试。目前土木工程中该智能结构主要应用于建筑混凝土温度监测、结构开裂监测、混凝土结构强度和变形监测以及相关诊断工作。
2.压磁材料
压磁材料也是土木工程新材料，其常规材料应用主要包括磁致伸缩智能材料和磁流变材料。在外部磁场的作用下，磁流变流体将发生明显变化，并且该过程是可逆的。磁流变在外部磁场达到一定程度时变成固体，并且其所耗的时间较短，从微观角度看，材料自身的分散相颗粒在磁场作用下形成电路结构[3]。磁流变液在液体和固体之间的独特可变特性以及低能耗，变化范围广和控制该特性的成本低，使磁流变液成为工程设计中的重要材料，开关设备的重要材料。当前，磁流变流体应用范围比较广泛，例如速电源开关和组件控制电桥电路，其在土木工程中的应用主要侧重于塔式建筑、高层建筑、大跨度结构。同时，具有高磁致伸缩效应的磁致伸缩智能材料可确保该材料通过机械和电磁变化直接逆转，因此具有广阔的应用前景。
3.碳纤维智能材料
碳纤维智能材料也是在民用建筑中广泛使用的新型墙体材料。其主要由碳纤维材料组成并与传统材料结合使用。它在土木工程施工过程中具有出色的性能，并且与混凝土的使用非常兼容。同时，基于这种智能墙体材料，可以有效地确定电阻的变化并准确确定碳纤维混凝土的损坏。另外，常用的材料也可以电热和电磁起作用。因此，碳纤维智能混凝土材料也适用于温度测试和抗电磁干扰工程项目。
（三）新型混凝土材料应用
1.轻质混凝土
骨料的使用方式是轻质混凝土材料的主要特征，天然的轻质骨料（例如凝灰岩和浮石）以及工业废料（例如矿渣、煤和易挥发的煤）被用来替代传统材料。与常规混凝土相比，轻质混凝土具有更好的耐寒性和隔热性，并且可以在生产过程中通过工业废气残留物生产。废物的再利用不仅可以节省成本，还可以有效地发挥作用。环境保护对于城市发展和建设以及建筑业的可持续发展具有重要意义。
2.自密实混凝土
此混凝土材料在应用过程中无需振动，而是利用自身重量完成对混凝土的压实操作。其固体成分主要由粗骨料组成，砂浆是其余的固体成分材料，其约按0.9∶1的比例进行水与水泥配比。尽管以这种方式由混凝土制成的混凝土具有很强的流动性，但它不会分离其他组分。
3.粉煤灰含量较高的混凝土材料
在当今的土木工程施工过程中，通常将诸如火山灰和煤灰之类的材料添加到混凝土中，同时减少水泥的成分，从而降低项目的名义成本。它不仅可以节省成本，还可以通过增加粉煤灰在混凝土中的含量，有效地实现混凝土的环保功能，这对建筑业的可持续发展具有重要意义。
4.低强度混凝土
低强度混凝土通常用于桩基础钉和骨料的建筑，一些保温工程也将使用这种混凝土材料。低强度混凝土材料特别适合于地下建筑项目。在涂覆实际的低强度混凝土材料的过程中，可以根据实际设计情况相应地调整混凝土的弹性模量和抗压强度。通过使用低强度混凝土材料，可以有效地增加建筑材料的强度，从而避免现有建筑材料出现裂缝。同时，低强度混凝土与传统混凝土有所不同。它在使用过程中不会振动，并且不会发出太大的噪音。特别适用于夜间施工，大大提高了所有民用建筑的施工效率。
三、结语
综上所述，基于当下建筑工程发展趋势，应用新型材料是土木工程材料应用的必然发展趋势，因此相关工作者应结合工程建设条件与建筑自身使用需求，灵活运用新型材料进行施工建设，潜在提升建筑工程质量的同时，也便于施工团队运用各项施工工艺技术综合开展施工建设工作，完成现代化建筑项目建设，提升项目的可持续性。
参考文献：
［1］徐海立.绿色建筑材料在土木工程施工中的应用研究［J］.居舍，2020（34）：23-24.
［2］孔秋艳.现代建筑中土木工程新型材料的应用［J］.粘接，2020，43（9）：82-85.
［3］孙培华，杨丽萍.新型混凝土材料在土木工程中的运用探析［J］.居舍，2020（24）：23-24，37.
作者:凌竞远 单位:南京工业大学土木工程学院
