摘要：简述新型建筑材料发展历程及现状，并着重介绍超高性能混凝土、铝合金和纤维复合材料等新型材料优良的性能和特点，及其在桥梁工程中成功的运用实例和对桥梁工程的行业发展、技术创新的推动作用。
关键词：新型；建筑材料；桥梁工程
新材料是指新近发展或正在研发的、比传统材料性能更加优异的一类材料。新材料是高新技术产业发展的基础和先导，其研究水平和产业化规模已成为衡量一个国家和地区经济发展、科技进步和国防实力的重要标志，被视为21世纪最具发展潜力的领域之一，也是国家确立的优先培育发展的七大战略性新兴产业之一。新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料，是建立在技术进步、保护环境和资源综合利用基础上的新兴产业。一般来说，新型建筑材料应具有以下特点：复合化、多功能化、节能化、绿色化、轻质高强化、工业化生产等。随着国家经济实力的不断增强，给国民的衣食住行带来巨大影响，大型交通基础设施建设和市政工程在不断增多，极大地提高了居民出行便利性和地方的经济发展。其中，桥梁工程作为交通设施的关键节点近年来向着更大跨度、更经济、更安全和更美观的方向发展，新型建筑材料将在未来的桥梁工程中拥有更广阔的应用范围和发展前景。
1新型建筑材料发展历程及现状
建筑材料是建筑工程的物质基础，其发展创新与建筑技术的进步有着不可分割的联系，许多建筑工程技术问题的解决往往是新建筑材料产生的结果，而新的建筑材料又促进了建筑设计、结构设计和施工技术的发展，也使建筑物各种性能得到进一步的改善。古代以土木建筑为主，经过几千年的发展形成了集合烧土材料（砖、瓦）、天然材料（木材料）为主，以金属材料、砂石材料、胶凝材料为辅的建筑建造材料使用体系。近代社会以来，砖混结构开始在在中国广泛应用，进一步推动了现代建筑材料的发展，水泥、混凝土、钢筋开始在民用建筑中大规模应用，炼钢业开始兴起，钢结构、钢筋混凝土结构也应运而生。现代社会基础设施的建设日趋大型化、综合化，对建筑材料的强度和耐久性有了更高的要求。
19世纪，钢材和混凝土作为建筑材料使建筑物的规模产生了质的飞跃，上世纪发展的高分子有机材料、新型金属材料和各种复合材料，促使建筑物的功能和外观产生了巨大的变革。以塑料和合成树脂为代表的高分子有机材料是20世纪具有代表性的新型材料之一，它的出现不仅使工业化生产的建筑材料由单一的无机材料发展为无机和有机两大类型，而且出现了大量将无机和有机材料复合而成的复合材料，使得建筑材料的品种和功能更加多样化。上世纪建筑材料的另一显著进步是各种复合材料的出现和使用，包括有机材料与无机材料的复合，金属材料与非金属材料的复合，以及同类材料之间的复合[1]。例如钢纤维、玻璃纤维、有机纤维等各种纤维增强混凝土等。总之，随着时间的推进，新型建筑材料的发展取得了巨大的进步。
2新型建筑材料在桥梁工程中的应用
2.1 超高性能混凝土
超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，也称作活性粉末混凝土(RPC，Reactive Powder Concrete)，是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料，实现了工程材料性能的大跨越[2]。超高性能混凝土的设计理论是最大堆积密度理论(densified particle packing)，其组成材料不同粒径颗粒以最佳比例形成最紧密堆积，即毫米级颗粒(骨料)堆积的间隙由微米级颗粒(水泥、粉煤灰、矿粉)填充，微米级颗粒堆积的间隙由亚微米级颗粒(硅灰)填充。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆UHPC堪称耐久性最好的工程材料，适当配筋的UHPC力学性能接近钢结构，同时UHPC具有优良的耐磨、抗爆性能。因此，UHPC特别适合用于大跨径桥梁，以及高磨蚀、高腐蚀的环境。
相对于普通混凝土和高性能混凝土，超高性能混凝土的各方面参数都更加优异。在桥梁工程建设过程中应用超高性能混凝土具有以下优势：第一，提升桥梁跨度。随着国家经济水平的不断发展，我国的桥梁工程项目越来越多，桥梁跨度也不断增加，桥梁车流量增加，对桥梁的承载要求更高，我国加强了大跨度桥梁的建设，桥梁的稳定性、牢固性成为桥梁建设过程中需要考虑的一个重要内容。超高性能混凝土应用于桥梁工程建设，可以提升桥梁的跨度，能够满足超大跨度桥梁的性能要求。第二，延长桥梁的使用寿命。桥梁在长期高负荷情况下，很容易因为养护不当而出现各种病害，如果对病害的处理不及时，则会导致更加严重的危害，例如塌陷、沉降等，缩短桥梁的使用寿命。由于超高性能混凝土材料的配比不同，因此能够更好的与其他建筑材料结合，增强桥梁的抗腐蚀能力，能够更好地应对外界的各种自然灾害，延长桥梁使用寿命。
2.2 铝合金材料
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性能研究也随之深入。铝合金密度低，但强度高，接近或超过优质钢；塑性好，可加工成各种型材；具有优良的导电性、导热性和抗腐蚀性；基于以上优点，铝合金材料在工业上得到了广泛的应用，使用量仅次于钢。目前铝合金材料在国外新建或维修桥梁项目中已经得到了较长时间的运用，相比而言，在我国铝合金材料在桥梁工程中的应用仍处于起步阶段。
铝合金材料同传统的建筑材料相比，具有强度重量比高，断裂韧度和疲劳强度高，耐腐蚀和稳定性好，具有较好的低温性能，可塑性、焊接性好等诸多优点，它在桥梁工程中的应用越来越广泛。由于重量较轻，铝合金适合工厂预制然后现场拼装施工，且易于回收，再处理成本低。铝合金材料的研究及其在桥梁工程中的应用已经成为桥梁创新设计的重要方向之一。目前在桥梁领域铝合金主要用于民用桥梁（尤其是人行天桥）、军用桥梁、浮桥、铝合金甲板和铝合金桥面等。我国首座铝合金结构桥梁是杭州庆春路中河人行天桥，由外资公司承建，于2007年3月建成，所有铝合金型材均从国外进口。
2.3 纤维复合材料
纤维复合材料又称纤维增强塑料，是以非金属纤维(如玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤维)作为增强材料，以树脂(如不饱和聚酯树脂、环氧树脂和乙烯基酯树脂)作为基体材料的复合材料。树脂将纤维束结成整体，既能保护纤维免受机械破坏和化学腐蚀，又能使纤维整体受力，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使纤维复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
现代交通的发展，对桥梁工程的营运质量和使用寿命提出了更高的要求，钢材的锈蚀是危及桥梁安全和耐久性的大敌。纤维复合材料具有重量轻、强度高（抗拉强度比钢材高出十几倍）、抗疲劳性能优良、耐腐蚀能力强等优点，这些优点使其成为混凝土桥梁中钢筋及预应力筋的替代材料。随着纤维复合材料工业的技术进步、规模生产和成本的下降，它在桥梁工程中的应用规模将不断扩大，必将把桥梁工程的发展提高到一个崭新的高度。
3结语
桥梁工程未来的发展方向为:（1）桥梁工程轻型化、超大跨越能力，如跨越海峡超大跨度的悬索桥和斜拉桥；（2）增加桥梁耐久性要求，包括防腐蚀、抗疲劳性能及延长使用寿命，提高服务质量，减少运营成本；（3）对桥梁景观的要求也将逐步提高[3]。超高性能混凝土、铝合金和超高强纤维复合材料等新型建筑材料的发展与应用，不仅增加了桥梁的跨度和功能，还为桥梁工程的创新与发展提供物质基础。未来桥梁工程的建设要及时掌握新型材料的发展趋势，敢于创新，将新型建筑材料的技术成果充分运用到桥梁工程的建设中。
参考文献：
[1]李小菊.浅谈新型建筑材料在桥梁建设中应用[J].四川水泥,2016（4）,30.
[2]石俊卿.超高性能混凝土在桥梁工程中的应用[J].山西建筑,2017（8）,164-165.
[3]尤平若.新型建筑材料在桥梁建设中的应用[J].山西建筑,2012（1）,112-113.
论文作者:余道顺
论文发表刊物:《防护工程》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/5
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