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泡沫铝在土木工程中的应用和前景

作者: 发布时间:2020-02-03 19:34:47 阅读: 42 次

摘要:使用可节能、隔音好的新型材料泡沫铝可满足当今建设发展的需要,本文主要介绍泡沫铝在土木工程中的各种应用情况,并分析应用中的不足和局限性,并给出推广泡沫铝应用的建议。

关键词:泡沫铝,应用,建议

引言:

泡沫铝由刚性基体和内部孔洞组成,内部不像传统金属那样致密的组成,是由连通的非闭合孔洞或独立的闭合孔洞和基体组成。由于这样的结构组成,泡沫铝具有质轻、密度小、高比强度,阻尼特性好,吸声、散热好等优点。它在建筑领域可以发挥的作用多样,满足当前的发展需要,使用的前景广阔。

泡沫铝在工程中的各种应用

1 声学方面的应用

用于隔音消音的泡沫铝常常是材料内部泡孔相互连通,透气性好,有良好的吸音功能。应用实例有:都市的办公楼在市中心林立,周围环境热闹吵杂,这就需要建筑有良好的隔音消音功能,以满足安静的办公需求。泡沫铝可在外部喷涂颜色,作为市中心高大办公楼外墙装修材料,既可以满足外立面美观的要求,又可以有效隔音,方便办公。同时,还可以减少电磁辐射带来的对身体的伤害。现代的大都市,房源紧张,房屋出租紧俏,需要对一套房子进行划分,成为独立的多个小包间,少不了对原来房屋的装修改造。泡沫铝可以应用于此,它的耗能消能特性可以满足各个包间内的生活要求,避免了相互的不良影响,是装修的材料。

2 热学方面的应用

    社会不断发展,能源需求越来越高,传统能源的大量消耗也应该引起我们的注意,如何可持续发展,成为每个出台政策时必须考虑的因素,采用节能材料成为当下社会的主流。

用于保温的泡沫铝是材料内部泡孔相互封闭,孔隙中存在低导热系数的空气介质,因此,泡沫铝的热导性率要远低于铝金属。研究还发现:孔隙率增加,导热系数呈指数下降趋势。如此看来,在老城区改造、城镇化建设中,可大力推广采用此材料,保温效果将会很明显。而且可以根据地区气候的不同,采取不同孔隙率的泡沫铝材料来作为隔热板材,使用有很大的灵活性,前景广阔。这样可以提升住宅的功能和环境质量,以达到良好的技术经济性。

3 力学方面的应用

泡沫铝孔泡微观塌陷是其具有吸能功效的主要因素,但泡沫铝力学性能差,单独使用会有明显缺陷,现在常常是把泡沫铝作为夹芯材料,外部是金属板材,形成夹芯结构,具有高的能量吸收效率和抗冲击性能。国内外学者已经对泡沫铝动态响应进行了广泛研究,掌握动态响应特征,可以应用在工程减震,爆炸防护方面。它所具有的独特力学性能和吸能特性,扩大了应用前景。对于防护等级高的建筑,泡沫铝的应用可以满足要求,应对突然的爆炸和袭击,比如飞机场,轻轨等。

泡沫铝应用存在的问题

泡沫铝性能优良,应用前景广阔,但是也有一些要继续研究解决的问题:

1 泡沫铝价格高,尤其是闭孔泡沫铝,这增加了使用成本,使得应用范围变小,推广使用受阻。2 泡沫铝的一些功能特性还不清楚,尤其是动载下的响应特性还在深入研究阶段,所以成熟的理论和应用还在继续研究中,可应用的部分有限。3 由于常常是芯材和面板结合在一起工作,所以两者的可靠连接成为影响工作性能的重要因素。现在采用焊接和粘结两种方式,还有待于改进,增强粘结力。4 制备泡沫铝时由于制备条件限制,在发泡和成材过程中会有废料产生,泡沫铝使用结束后又会形成金属垃圾,这些废弃物都要我们妥善处理,不能污染环境。

泡沫铝应用的建议

1 泡沫铝可以回收利用。现在的回收流程是:破碎、清洗、烘干,填装,同时加入熔剂,熔化后搅拌静置,扒渣后铸锭形成再生铝。废旧铝在回收处理中,需要加入适量熔剂覆盖,这样可以防止铝在高温下的氧化,提高回收率。再生铝再经过发泡,形成泡沫铝,经济效益高。全过程都要根据科研结果控制好熔化,发泡温度、保温时间、搅拌时间、搅拌速度等影响反应结果的各种因素。这种通过回收利用的方法来制造泡沫铝的方法相比用纯铝或纯铝合金制备要节省好多成本。

2 泡沫铝研究要继续深入。最近二十年来,有不少高校和金属类科研院所进行了对泡沫铝的性能研究和分析,制备泡沫铝的方法也在改进当中。但还有很多特性不了解,还要进行微观和宏观层面分析和计算,制备泡沫铝控制好气泡的均匀性和孔泡大小,达到理论分析假设的地步。同时,也要降低成本,注意技术经济性。

3 泡沫铝这样的前沿新型材料应鼓励社会投资研究。研究这样的新型材料需要很多资源支持,只依靠立项,利用基金科研会比较有限。宣传泡沫铝给各个企业,鼓励他们进行这方面的科研,可以缓解科研压力,加快科研进度,促进科技进步。综合别国的科研发展道路,社会研究力量尤其是具备较强实力的大型企业对科技发展进步的贡献很可观。我们可以借鉴这种经验,激励社会一起研究试验。

结语:

泡沫铝既可以作为结构材料,利用它质轻、高比强度、高吸收冲击性能来作为抗暴抗震等建筑用材;又可以作为功能材料,利用它吸声、隔热特性来作为外墙装修,内墙隔板,顶棚等建筑用料。这样看来,泡沫铝的研究已经取得了很大进步,应用范围之广说明这种金属的应用前景。在今后的研究中,可进一步拓宽应用范围,更深入研究作用机理,不断完善理论。改进制备方法,使理论和实际缩短差距,成为更满足要求的材料。

参考文献:

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