土工合成材料特点范文1
【关键词】纤维复合材料（FRP）；土木工程；加固应用
土木工程学科的发展要依赖于性能优异的新材料新技术的应用和发展。FRP复合材料在土木工程结构加固工程中应用潜力很大。FRP材料具有轻质高强、抗腐蚀性强、耐腐蚀耐久性能好、自重轻、施工方便、热膨胀系数与混凝土相近、抗疲劳、节省材料、施工方便、维护成本低等优点。FRP材料的结构修复和形成新结构在土木工程中的研究与应用较多，结构修复包括维修、加固、更新等几个方面；形成新结构包括采用FRP材料形成新结构和FR材料与混凝土形成混合结构。在21世纪的结构加固领域，采用FRP材料加固的应用范围越来越广，主要应用于加固混凝土、梁、板、柱、砌体结构、钢结构等。土木工程中，各国政府对材料的安全性、耐久性、经济性是很重视的。
1 FRP在结构加固中的研究现状
我国FRP材料的研究和应用与发达国家相比，技术水平还比较落后。但是目前，我国应用FRP材料已完成多项工程，其发展前景还是很广，近些年来，我国有更多的研究单位加人到FRP材料的研发中来，因此，我国的FRP研发的技术领域得到快速发展。它的发展也会带动市场材料的使用量，在土木工程领域中，FRP复合材料的应用在我国起步较晚，FRP材料队也土木工程建筑物来说，造价不能过高，FRP材料工程应用经验较少，造成FRP材料的应用比其他行业会滞后些,而工程师面对的FRP实践性问题也是关于这种材料加强结构的预期或先见效果，实践设计经验少，对FRP材料加固结构设计的标准和研究也很缺乏[1]。
从20世纪90年代早期,在FRP材料以使用于土木工程中,这是因为FRP材料自身具有轻质高强、抗腐蚀和耐疲劳等特点,从90年代开始,很多发达国家开始引用航天技术和补强技术中成熟的FRP复合材料,将它代替钢材,作为土木工程结构加固材料。与传统的加固方法相比,利用FRP复合材料加固节省了材料，并且缩短了施工工期,在土木工程的的应用上取得一定的经济效益。据资料统计,从早期到90年代末期，在国际上，已经有超过2 000个大中工程采用用FRP复合材料，被用作于土木工程结构加固修补, 建筑发达国家每年要生产数百万平方米的FRP复合材料，用作结构加固,在我国，现有的很多桥梁和建筑物建造较早,对于这些工程的承载要求在不断提高,但是，一些住宅的质量问题仍存在，其加固修补技术也就越来越高[2]。
2 FRP材料的特点
FRP材料与普通钢材相比, FRP材料在工程结构应用中发挥了很大的优势，我们需要掌握并利用它的优点，FRP材料的比强度性能较高,利用它的轻质高强性能,可以减轻土木工程结构自重。在抗震工程中，可以减小地震作用，在桥梁工程中,使用FRP结构作为上部结构，可以增加桥梁的极限跨度；FRP材料的抗拉强度较 高,其抗拉强度类似于高强钢材的强度,在达到抗拉强度之前,几乎不会产生塑性变形；FRP材料抗剪强度也较低，基本上在其抗拉强度的10%左右；FPR材料弹性模量小，其弹性模量约为普通钢材的25%～70%；FPR材料有良好的耐腐蚀性和耐久性,在酸、碱和潮湿的环境中，FPR材料可以长期使用, 大大提高了结构的使用寿命；另外，FRP材料密度是钢材的25%左右，具有自重轻的特点,便于工程施工[3]。
3 FRP材料在结构加固中应用
在土木工程结构加固中,新型FRP材料还有很多优点，例如节省人工，因为这种材料不需笨重的机械设备；施工便利，因为它不受施工场地大小的限制；还有工期短、加固综合费用低等优点[4]。
FRP材料在梁的加固中的应用，FRP材料加固梁是将混凝土表面进行打磨、修补的处理，在进行整平、清灰等等过程，确保混凝土粘贴面处理平整干净后，再用粘结材料将FRP复合材料粘贴到梁的受拉表面。在实际加固工程研究中，由于非预应力FRP板具有施工便捷，不需使用任何特殊设备且工期较短，所以这种材料的应用范围很广。FRP材料在柱的加固中的应用，在使用FRP材料对钢筋混凝土柱进行加固修复时，先将FRP纤维沿柱子环向缠绕，使用环氧树脂将FRP材料与旧的混凝土相粘接上，保证FR材料P和混凝土有效粘接。FRP材料对砌体结构的加固应用，很多砌体结构由于设计基准期的接近、结构设计和抗震标准的提高及对建筑物的安全性、实用性和耐久性的要求的提高等原因，砌体结构就更需要维修加固，我国采用FRP材料新型技术对砌体结构进行加固，弥补了传统砌体结构补强方法的缺点，FRP材料加固砌体结构，可以提高抗震性能，它约束墙体而阻止了裂缝，从而改善了整体结构的受力状态，避免了整体结构的突然破坏[5]。FRP材料在土木工程结构加固中的应用很广泛，可用于民用建筑、桥梁及工业厂房的钢筋混凝土建筑物，另外还有烟囱、水塔、地铁、隧道、等建筑物和工程中中都有所应用[6]。
随着经济高速发展和科技的进步，FRP复合材料是一种新型的结构建筑材料，其技术具有发展潜力，FRP复合材料作为传统建材的一个重要补充，它在某些方面不能取代传统的建筑材料。FRP复合材料加固法有明显的优势,具有良好的经济效益,在结构工程中将得到广泛的应用。FRP复合材料技术的研究与开发，推动了现代土木工程的技术进步，它将有越来越广阔的应用前景。
参考文献：
[1]YeLP,Lu XZ,ChenJF.Design proposal for debonding strengths of FRP strengthened RC beams in the Chinese design code[C]//Proceedingsof International Symposium on Bond Behavior of FRP in Structure.Hong Kong,2005:45-54.
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[4]吴智深.FRP复合材料在基础工程设施的增强和加固方面的现状与发展[A].中国纤维增强塑料(FRP)混凝土结构学术交流会论文集[C].2000.5-20.
土工合成材料特点范文2
关键词：水利工程；施工；土工合成材料
水利工程在现代社会运作过程中扮演者一个及其重要的作用，它对于工业、农业的生产来说有着极大的促进作用，并且我国作为一个水资源较为贫乏的国家，对于水利工程的建设更是要重视起来。所以，在现代的水利工程建设过程中，使用新型的材料以及更先进的施工工艺已经成为了水利工程修建工程质量提升的一个关键，同时也是一个水利工程修建过程中一个热点和深入研究的话题。
1. 土工合成材料概述
1.1 材料概念
科技技术在不断发展的过程中，与各种不同的化学材料相融合，从而形成了土工合成材料这样的新型岩土工程，这项工程的应用模式主要是通过纤维、橡胶以及塑料等化学聚合物来作为修建的基础型原材料体系，并且将这些原材料放置在土体以及各个土质结构之间，有效的为土体提供保护的措施。并且在应用这项方法的过程中，已经逐渐扩大了适用范围，使得改项目形成了土工织物、土工膜以及土工复合材料等多种类型的材料体系，在水利工程的施工过程中得到了极为广泛的应用，已经成为了水利工程建设施工过程中最为瞩目的研究项目之一，出现这种现象的原因，主要就在于土工合成材料相较于其他材料来说，有着更高的治适用性，其施工便捷、运输方便、强度高、抗腐蚀、重量轻、性能好、造价低等等特性，都使得土工合成材料拥有其他材料所无法比拟的优势。
1.2 使用范围
近几年来，社会的经济在不断的发展，对于各项建筑工程的相关要求也不断的提高，其工程的施工质量以及施工技术也受到社会各界的高度重视。就目前来说，在社会对工程质量的关注之下，土工合成材料已经成为了土木工程以及岩土工程的施工能够达到较高质量的一个关键因素，特别是在进行水利工程的基层施工过程中，把土工合成材料应用在坝体结构、防渗墙结构、通水渠道等施工环节的衬砌施工之中。并且，在水利工程中充分的利用土工合成材料来进行施工还能够使得水利工程达到环保节能的目的，有效的实现可持续发展观，也正是土工合成材料的特性有着较高的优势，才促使了土工合成材料成为了现代水利工程在进行建设过程中的基础材料。
我国作为一个农业大国，在改革开发的早期，对水利工程进行兴建的过程中，没有使用科学合理的方式来修建水利工程，使得水利工程的整体性以及抗渗性都有着极大的不足，更是由于水利工程的质量影响，造成了我国水资源出现了浪费的现象。所以，现代社会在进行修建的过程中，所使用的材料等已经受到了严格的控制，材料的质量也受到了社会各界的关注。
2. 土工合成材料施工技术
土工合成材料的应用是出自于岩土工程建设的一种新型材料体系，其在水利工程建设中发挥着不可忽视的作用与意义，同时其在应用的过程中不仅是在各种基础结构之中的应用，同时更是广泛的应用在各种主体结构施工模式。而且在施工的过程中，由于施工材料的不同而对于工程的设计原理、物料使用量的计算以及施工工艺等方面都提出了新的认识和要求。防渗土工合成料作为目前最为常见的一种，其在目前工程施工中得到了人们的重视，同时对于施工方法的研究也成为我们关注的重点。下面就施工中存在的各方面要求进行了系统、深入的总结和研究。
2.1 坡面铺膜防渗
在目前的土工合成材料施工的过程中，坡面铺膜是最为常见的工程模式，其在施工的过程中，施工技术和施工体系是最为关键的模式。就当前的就当前的水利工程施工而言，其多数工程项目都是以土石坝为主的坝体结构模式，这种施工方式的选用对于整个工程的施工而言极为关键，同时在施工的过程中还需要对焊接工艺进行系统控制。焊接技术的应用直接决定着焊接工程质量，同时也决定着整个工程的施工效益要求。因此，在施工的过程中复合土工膜的施工极为关键和重要。
2.2 堤身削坡与堤脚开挖
堤身削坡和堤脚开挖可采用人工配合机械施工，堤身按设计要求进行削坡，使其坡度达到设计标准，削坡后仔细清面，尽可能将坡面清理干净，整体上满足平整度要求，堤身堤顶分别开挖止滑槽。堤脚基础按设计断面开挖，达到相对不透水层后再向下开挖1m，宽1m深的沟槽，并清理开挖断面，同时做好基坑排水及基坑边坡稳定工作。完成以上工作后，施工和测量人员再进行堤坡规格检查，并做好实地施工记录和填写堤坡工程验收单，请监理工程师验收签证后，即可铺膜。
2.3 施工铺设复合土工膜
在进行坝体土工膜铺设时，可以是顺坝轴方向铺设，最好是垂直坝轴线铺设。但是为了减少焊缝的长度，通常采用顺坝坡铺方案。对于高坝来讲，土工膜铺设通常采用坝上部分垂直坝轴线来铺设，不但能满足应力最小要求，也能满足焊缝少的特点；坝底可采用顺坝铺设，以减少焊缝。复合土工膜铺设时，要按设计及规范要求，从堤顶铺到坡底基槽，并埋入相对不透水层。铺设完毕后，应尽快回填堤脚和上部护坡，以避免开挖断面局部土质差而产生滑坡，铺膜时，注意张驰适度，避免应力集中和人为损伤，要求土工膜与地基结合面务必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皱。
3. 渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题
防渗土工合成材料在工程施工中经常出现的问题有：经常遭受石块或其他尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支撑，在承受水压力和土压力时易于被鼓破；薄膜受到下层气体或液体的顶托产生应力集中导致破坏；铺设在支撑土与混凝土面板之间的土工薄膜由于受到温度、重力、土移、浪击和水位变化等因素的影响，可能引起界面滑动，使土工薄膜产生过度拉伸、撕裂或擦伤；在斜面上用土或混凝土面板保护土工薄膜，当水位骤降时，土体中的孔隙水压力和库水位失去平衡而造成失稳滑动。只要按照施工规范和施工组织设计施工，确保施工质量，就可避免或减少类似问题的出现。
4. 结束语
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，是以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物以及玻璃纤维为原料制成的各种类型产品，置于土体表层或各层土体之间，起到保护或加强土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料等类型。具有防渗、过滤、排水、防护、隔离、加筋和加固等多种功能，同时具有重量轻、易搬运、强度高、抗腐蚀、运输方便和价格低廉等优点。近年来被广泛应用于各类岩土工程，特别是在水利防渗工程中得到广泛应用。
参考文献
[1] 胡强，张国顺. 浅谈水利工程中土工合成材料的应用及施工[J]. 黑龙江科技信息. 2008（30）
土工合成材料特点范文3
【关键词】智能材料；土木工程；特点；发展趋势
引言
目前，随着光钎、压磁、压电和形状记忆合金等材料的发展，智能材料已经被广泛应用于土木工程的各个领域。最基本的智能材料一般被称为感知材料，其可以感知内外部刺激的材料。通过感知内外部条件变化，并做出适应环境调整的材料被称作驱动材料。现在的智能材料，一般需要多种材料复合组装来实现环境变化情况下材料结构的诊断、修复、调整。
一、智能材料类型及特点
智能材料概念在20世纪80年代初被系统地提出，并于80年代末得到前所未有发展空间。随着光纤、压磁、形状记忆合金等智能材料的发展，使其在土木工程领域得到较为广泛地应用。智能材料以其具有的不同功能特点通常可分为两大类，一类为可感知外界或内部刺激强度作用的材料，称为感知材料。另一类为可响应或驱动因外界环境条件或内部状态发生变化的材料，也称为智能驱动材料。智能材料结构具有控制、传感与驱动三个要素，可利用自身感知处理信息，发出指令并执行动作，进而实现结构自我监控、诊断、检测、修复、校正与适应等各种功能。一般情况下，单一功能材料难以具有上述多种功能，这需要组元复合或组装多种材料而构成新的智能材料才能实现。
二、土木工程中智能材料的应用
1.形状记忆合金的应用
形状记忆合金是具有形状记忆效应的一种智能合金材料，作为新型功能性材料，最主要的优点就是在激发材料的形状记忆效应过程中，材料可以产生高于700兆帕的回复应力及8%左右的回复应变，同时具有较强的能量传输储存能力。该特性的应用能够将材料置于各种结构中，实现结构的自我诊断、增韧、增强与适应控制的应用研究，而且还可以将材料研制为智能型驱动器，在结构变形、损伤、裂缝及振动等方面开展应用研究工作。相变伪弹性与相变滞后性能是形状记忆合金的另一个优点，在加卸载过程中其应力-应变曲线构成环状，表明材料在此过程中能够吸收耗散较多的能量。形状记忆合金具有高达400兆帕的相变回复力，结合该特性能够研制开展形状记忆合金被动耗能控制系统，该系统可实现相变伪弹性性能，可在土木工程结构中用于耗能抗震的被动控制。通常在结构层间或底部安置形状记忆合金被动耗能控制系统，用于实现耗能系统对结构的层间变形的感知，进而起到消耗地震能量的作用。有关研究结果显示，耗能器安装形状记忆合金结构后，耗能器可吸收约为三分之二的地震能量，并显著抑制结构的位移。
2.压电材料的应用
压电材料一般是指在收到压力后，材料两端会出现电压的晶体材料。压电材料在土木工程中的应用主要包括对于结构的静变形控制、噪声控制和抗震抗风等领域。传统的压电材料使用方法是通过压电传感元件对结构的震动进行感知，利用传感器输出结果，从而实现对于震动的感知和预警。在此基础上，采取合适的控制算法对压电体的输入进行控制和定量，从而实现对于结构震动的控制，这是目前压电类智能材料的研究前沿。随着研究的深入和技术的进步，压电类的智能结构土木工程中的应该越来越广泛。
3.光导纤维的应用
光导纤维由外包层与内芯构成，是一种纤维状光通信介质材料，该材料采用先进的信息传输技术起初用于通信传输系统，由于作为信息载体的光子在速度与容量上高于电子，因此得到较为迅速的发展。光子所具有的高并行处理能力与高信息率，潜力在信息容量与处理速度得到充分发挥。光纤材料在监测、传感及信息远距离传输等方面得到应用，将光纤作为传感元件埋入传统混凝土结构中针对结构方面各项指标实现自动监测、诊断、控制、预报及评价等功能，而且将形状记忆合金等驱动元件埋入，有机结合信息处理系统与控制元件，使混凝土结构具有智能功能，进而实现混凝土结构自我诊断与修复。在土木工程结构诊断及主动控制地震响应中，光纤材料一直作为设计传感器的一种比较理想的材料，我国目前也已将其用于检测评定三峡大坝。
4.压磁材料的应用
压磁材料在土木工程中的应用主要包括磁流变材料和磁致伸缩材料。基于磁流变材料的原理，当磁场的强度高于临界强度时，磁流变在极短时间内从液态向固态转化。在介于固液体之间可根据磁流变液特点具有的快速、可控及可逆性质，控制流体特性实施时需要较低的能量，因此在智能结构中通常将磁流变液作为动器件的主要材料。基于这点，磁流变材料可用于高层建筑的结构中，实现对地震的半主动控制。因为潜在应用前景的广阔，使得磁致伸缩材料近年来得到很大关注。磁致伸缩材料具有强烈的磁致伸缩效应，这种材料可以在电磁和机械之间进行可逆转换，这种特性使其可以用于大功率超声器件、声纳系统、精密定位控制等很多领域。
三、智能材料的发展趋势
在土木工程领域，智能材料的发展趋势集中体现在以下三方面。一是实时监控检测结构状态，在土木结构中集成传感与驱动元件，利用其网络实时监控结构状态，以保证土木工程结构与基础设施的安全，有效降低维修成本。二是形状自适应材料与结构，该结构不仅可承载传递运动，还能检测并改变结构特性，具有较为广阔的应用前景。三是自适应控制减振抗震抗风降噪的结构，在土木工程设计中结构动力响应一直是比较重要的一个问题，尤其是针对桥梁与高层建筑等土木工程结构的抗震抗风问题，研发应用智能材料能够为其提供重要的途径，实现结构的自适应控制。尽管当前的智能材料还存在不同程度的不足之处，但随着有关研究的不断深入，智能材料的性能将得到明显改善。在众多领域中，智能材料都将发挥其潜力，体现出广阔的应用前景，开展的研究包括力学、计算机控制、材料、微电子、人工智能等多个学科技术。
四、结语
综上所述，随着智能材料的广泛应用，同时元件逐渐向小型化、多功能化及高功率化方向发展，在建筑结构中复合控制、传感、驱动系统及耦合/连接元件，建筑结构将发展成为主动式智能建筑结构，对于有效利用太阳能、抵御地震、风振等严重自然灾害影响具有重要作用， 为人们工作生活提供更为舒适安全的环境，对于提高土木工程结构建设质量具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]张亚东.智能材料在土木工程中的应用研究[J].科技资讯，2011（30）：49.
[2]黄浦时.关于智能材料在土木工程建设中的研究[J].数字化用户，2013（11）：27.
土工合成材料特点范文4
关键词：土木工程材料；课程建设；应用型人才；特色名校建设
项目来源：青岛农业大学应用型人才培养特色名校建设工程校级精品课程建设项目
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：
根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《山东省中长期教育改革和发展规划纲要（2011-2020年）》，以及《山东省高等教育内涵提升计划（2011-2015年）》（鲁教高字[2011] 1号）的要求，为加强对高等学校的分类指导，强化内涵和特色发展，提高人才培养质量，发挥名校带动作用，增强高等教育服务本区域经济社会发展的能力，“十二五”期间山东省在地方高校中遴选一批应用基础型、应用型和高素质技能型人才培养特色名校，进行重点建设。2012年，青岛农业大学成为了山东省应用型人才培养特色名校首批立项建设单位，而建筑工程学院的土木工程专业是我校重点建设的十五个专业之一。
《土木工程材料》课程是土木工程专业的专业基础课程之一，为学生学习房屋建筑学、混凝土结构原理、土木工程施工、建筑工程经济管理等后续专业课奠定了工程材料基础知识，在土木工程人才培养中发挥构建学生专业基础知识的作用。因此，如何通过对该课程不断的改革和优化，以期达到应用型人才培养目标是课程教学工作者必需长期坚持的工作。[1]-[3]
一、《土木工程材料》课程教学中存在的问题
1.教学内容繁杂、逻辑衔接较差
土木工程材料课程内容繁杂，涉及工程中众多工程材料，包括水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料、混凝土、建筑砂浆、建筑钢材、木材等10多类材料。对于每一种材料在建筑过程中均有所体现，同r每一种材料又是相对独立的，各类材料之间缺乏横向联系，叙述性内容偏多，知识点之间衔接不紧密，逻辑性较差。因此要求学生能够全面掌握各种建筑材料，灵活使用。对于长期以来适应逻辑推理的学习与思维方法，且对于建造过程又缺乏实际体验的学生来说，会感觉课堂教学枯燥无味，难以调动学生的学习兴趣。导致学习积极性不高，这种状况在某种程度上也影响了教学效果。
2.教材内容相对滞后、且版本多难以统一
近年来，土木工程领域新材料、新技术不断涌现，各类技术标准不断推陈出新。同时， 由于教材的编制和出版周期较长，教材的内容往往滞后于技术标准的推出，落后于工程实际。 另外，目前《土木工程材料》教材版本多，有些教材内容叙述性强，概念偏多，有些理论推导及公式类内容较多，而有些则偏重工程实际，对材料的结构组成、理论分析方面叙述偏少。因此，在教材的选择上存在一定的困难。
3.教学方法单一、已不适应教学目标的要求
《土木工程材料》课程按照主要的工程材料划分章节、组织教学进程，缺乏灵活性和适应性。使得学生学习起来单调乏味，学习兴趣和积极性差，易使学生对课程理解不深、应用不灵活，最终导致材料的选择和使用方面知识和能力的欠缺，甚至认为“材料课的学习就是背诵记忆”。尤为重要的是学生很难掌握课程的重点，总感觉所有的内容似乎都是重点、都需要掌握，学生认为这门课程既难以记忆又难以理解，从而产生厌学心理。另外，由于《土木工程材料》课程内容涉及材料的性能检测及工程应用，实践性强，应用强，传统的教学方法和手段不能充分展示材料的外观特征、技术性质指标及工程应用，也会影响教学效果。
4.考核内容及形式过于单一
闭卷的书面考试仍然是目前最主要、有时甚至是唯一对学生考核的形式。由此造成了学生“考前背，考后忘”的现象。
5.综合性、设计性实验周期长，开设繁琐
传统的材料试验都是随着课程进度而进行的课 中实验，这种模式的优势是实验与理论课同步进行，有助于学生对知识的及时消化和理解，但是由于受时间所限，只适合开设一些耗时短的验证性实验，而综合性、设计性实验往往由于过程繁琐、费时费力、周期长而受到限制。
因此，传统的《土木工程材料》课程体系和教学模式远不能适应应用型人才培养的需要，必须进行全方位改革。
二、《土木工程材料》课程教学改革与实践
1.优化教学内容
《土木工程材料》课程教学内容应紧跟行业发展动态，保持教学内容的先进性。可以适时讲授土木工程领域新材料、新技术、新标准。如在第二章“建筑金属材料”里，介绍日本已开发出LY225钢、LY100钢，美国生产出屈服点高达690N/mm2的可焊接合金钢板；在第四章“水泥混凝土及砂浆”里，讲解国内外混凝土技术新进展。通过向学生传授新知识、新信息，可以开阔学生视野，培养学生的创新意识。
2.积极参与教材编写，实时更新教材
由于材料科学的自身特点（如发展快、新技术、新材料层出不穷），使得教材必需适时更新，需要选择版本较新且内容具有前瞻性的教材。因此，本教研组作为副主编单位积极与其他高校合作， 强调应用型人才的培养目标，结合土木工程专业方向学生的定位，编写了内容新颖、知识面广、不断融入新型材料内容、相对系统、注重基础知识并且与工程实际联系紧密的教材。该教材是普通高等教育“十二五”规划教材，由科学出版社出版。
3.改革教学方法和教学手段
《土木工程材料》课程内容涉及材料种类繁多，不同材料有不同的外观特征、性能特点和适用范围，单纯的板书教学效果不佳，只有通过采用立体化的教学方法和手段才能收到良好的效果。
（1）采用案例教学法
应用型本科院校培养的目标是应用技能型人才。在教学内容中不断融入工程实例，结合课程内容特点及学校对学生的的培养目标，在知识传授过程中注意基本理论知识与工程具体实践的相结合。引导学生用分析和发展的思路来看待现有的材料，掌握各种材料的性能，并正确使用各种土木工程材料，做到举一反三，从而激发学生的创新精神。例如，讲解混凝土掺和料这一节时，先列举各种掺和料在大型工程中的应用，如粉煤灰在三峡大坝中的应用。然后让同学们观看粉煤灰、矿渣及硅灰的微观照片，并比较三者问的相貌特征差异。采用表格的形式给出三者的化学组成和矿物组成，引导学生进一步思考，当这三种掺和料用于水泥混凝土时，对混凝土流动性、强度的影响等。
（2）合理有效利用先进教学手段
《土木工程材料》课程涉及材料种类繁多，知识面广，作为一门专业基础课，开课时间较早，学生又是初次接触专业知识，感性认知较少，教师授课也很难调动学生的兴趣；另外有些材料的性状特点等需要很多时间解释，如果辅以现代多媒体和网络教学的手段，通过计算机动态模拟并配合适当的声、光、图和文字等，使学生在课堂上获得最直观、最形象、最生动的知识， 可以调动学生学习的兴趣和积极性，并且能够提高学习效率。但多媒体等的使用容易使部分学生思想不集中，应将多媒体和传统的板书相结合授课是最理想的教学方法。还有，教师个人可建立自己的教学网站，通过教学网络，在课余时间与学生进行网上互动和答疑。
4.革新考评方式
在考核方式上，改变传统的、单一的闭卷考试模式，实施过程性考核与终结性考核相结合模式。虽然学生成绩构成仍为：考勤10%/平r20%/考试70%，但体现了“以能力考核为核心，知识、能力相结合”的原则，其中平时成绩包括课堂讨论、课堂答辩、小测验等内容，闭卷考试注重能力考核，增加与实践相结合的综合案例题型。例如“某工程实际施工中，石灰砂浆粉刷过的墙壁出现了鼓包开裂现象，试分析原因并提出如何防止这样的现象再次出现”、“某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝，试分析其原因。”等与实际工程相关联的内容。
5. 加强实验教学环节，注重学生能力培养
《土木工程材料》是一门实践性很强的课程，实践性教学环节是该课程中又一重要组成部分，起着理论课不能替代的作用。为了提高教学效果，在实验教学环节上也要不断改革和探索。首先，优化实验教学内容，削减验证性实验，整合综合性实验，增加设计性实验，开辟应用研究型实验，逐步形成“基本型实验一综合型实验一应用研究型实验”多层次递进式的实验教学体系。例如开设混凝土强度试验时，让学生选择所配混凝土的品种以及强度标号并计算混凝土的配合比，按照实验规范成型混凝土试件，测定其强度。这样可以让学生利用所学配合比的知识设计混凝土，做到学以致用，同时还提高了学生的动手能力。其次，授课教师可以拟定一些试验研究题目供学生参考和选择，或让学生参与到科研或科技开发活动中，提高学生的自主性和科研水平。例如，学生以目前研究比较热门的高性能混凝土为试验对象，自己配制混凝土并检测其强度和耐久性。
三、结语
“应用型人才培养”是我国未来大多数高等学校发展的趋势，其本质是工程能力、实践能力的培养，《土木工程材料》是土木工程专业重要的一门专业基础课，是本专业工程能力、实践能力培养的窗口及平台。只有根据“应用型人才培养”的目标与要求，对《土木工程材料》课程教学内容进行调整，采用以培养学生自主研究性学习能力、综合分析能力、实践能力、创新能力与团队协作能力为目标的教学方法和复合式考核方法，并在教学过程中强化学生工程能力的培养和综合素质的养成，才能培养出复合型、高素质、满足未来需要的优秀工程应用型人才。相信通过广大教师的不懈努力，《土木工程材料》课程的教学水平会有更大的提高。
参考文献：
[1]安明矗余自若.土木工程材料教学中学生实践能力的培养[J]. 高等建筑教育，2010，19（1）：102-105.
[2]刘焕阳，韩延伦.地方本科高校应用型人才培养定位及其体系建设[J].教育研究，2012（12）：67-70.
土工合成材料特点范文5
关键词：土工合成材料；加筋土；性能；应用
引言
在古代天然土工材料加筋土已得到应用，现代加筋土的概念被提出来后，人们设计了多种诸如强度较大的天然材料、钢筋、钢带、土工合成材料等加筋材料，加筋土技术从经验判断上升到理论设计阶段。随着合成纤维的飞速发展，土工合成材料加筋土技术已经与传统 的设计方法一样，被大众所接受认可，并逐步体现出它的优势。
1.土工合成材料的性能
1.1材料性能和类型
土工合成材料主要是以聚酯纤维、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙纤维等高分子化学材料作为原材料而制成的各种类型产品，它是土木工程中应用的一种新型工程材料，具有排水、反虑、隔离、加固补强、保护和防渗等六个方面的性能。
土工合成材料有以制造方法分类的，也有以结构和性能分类的，还没有合理、明确的统一定义和分类。一般将土工合成材料分为广义土工织物、土工膜和土工复合产品。广义土工织物有土工布、土工编物、土工格栅、土工网、土工垫和土工模袋等，土工复合产品有复合土工膜、复合土工织物和复合防（排）水材料等。在我国，规范推荐主要使用土工格栅、复合土工带、复合拉筋带和土工织物等加筋材料。
1.2土工合成材料的优点
与传统工程材料相比，土工合成材料具有4个方面的优势：纤维习性、与土兼容协调、节省运输、施工简单且质量有保证。其中纤维习性的优势表现在抗拉强度高，具有一定范围的变形模量，化学结构稳定和纤维孔径小等方面。
2.土工合成材料加筋土的性能
加筋土作为一种复合材料，不仅需要了解土工合成材料本身的性能，还要探究土和土工合成材料相互作用的特性，通过试验求得筋土界面相互作用的一些参数，以此来判断加筋土性能的优劣。
2.1加筋土的试验方法
为了测试筋土界面摩擦特性参数，国外有直剪试验和拉拔试验标准[1]，而我国水利部规范[2]和交通部规范[3]也推荐采用直剪试验和拉拔试验，另外，我国纺织工业局制定有直剪试验标准《土工布及其有关产品摩擦特性的测定第一部分》（GB/T17635.1-1998）[4]。
直剪试验和拉拔试验的试验组成部分相同，分别由试验剪切盒（试验拉拔箱）、加载装置和量测装置组成。试验拉拔箱在《公路土木合成材料试验规程》（JTJ/T060-98）[3]中要求长×宽×高不宜小于25cm×20cm×20cm，而剪切盒尺寸不小于15cm×15cm，垂直加载都最好采用空气袋方式加载，拉拔试验的拉拔速率以1mm/min为标准，而剪切试验的剪切速率以0.02-3mm/min为标准。两种试验按水平加载方式不同可分为应力控制式和应变控制式，应变控制式要求剪切速率相等、各级的垂直荷载保持不变，因而应变控制式较之应力控制式能更加准确地测定出剪应力和位移曲线上的特征值，且操作方便，因而国内外均推荐利用应变控制式方法。
另外，为了得出加筋材料与剪切面呈一定角度时的剪切摩擦特性，日本开发出了倾斜剪切摩擦实验装置[5]，该试验装置滑动面的角度，上覆压力和加筋材料水平拉力可以自由设定，拉力由电动传感器控制。
2.2筋土界面相互作用参数
各规范一致认为两种试验的界面抗剪强度与法向应力呈线性关系，按照摩尔库仑强度理论表示，即：
各国对筋土界面似摩擦系数定义不同，造成计算结果差距较大，我国规范[7]计算得到的是反映了筋土间摩擦效应的综合强度参数，不同于传统概念上的由一个内摩擦角所表述的摩擦系数，而美国规范提出的摩擦系数 即为我国常用的摩擦系数比K。
3.土工合成材料加筋土的应用
利用土工合成材料的加固补强、排水和保护等性能，加筋土已广泛用于堤、挡墙的设计和施工中，而利用加固补强、隔离、嵌锁咬合的约束性能，加筋土也被用于地基的设计与施工中。此外，加筋复合地基，连续纤维加筋土，轻量土等也逐渐得到关注和研究。
4.结语
土工合成材料可以弥补普通材料的不足，当作为筋材与土结合形成土工合成材料加筋土后，这种加筋土复合材料极大地提高了土的抗剪强度和结构物的稳定性，从而被广泛地应用于多种工程中，并值得我们不断地深入研究。
参考文献：
[1]王钊.国外土木合成材料的应用研究[M].香港：现代知识出版社，2002.
[2]SL/T235-1999，土木合成材料测试规程[S].
[3]JTJ/T060-98，公路土木合成材料试验规程[S].
[4]GB/T17635.1-1998，土工布及其有关产品摩擦特性的测定[S].
[5]徐光黎，刘丰收，唐辉明.现代加筋土技术理论与工程应用[M].武汉：中国地质大学出版社，2004：39-57.
土工合成材料特点范文6
关键词：甲基丙烯酸甲醋；化学灌浆材料；修补材料；混凝土；建筑材料
中图分类号：TU57文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）11-0023-02
众所周知，混凝土是当今应用量最大的一种建筑材料，广泛用于工业与民用建筑、水利、交通、城市建设等工程。但是混凝土最大的缺点就是容易出现裂缝，混凝土结构的破坏和建筑物的倒塌，也都是从结构裂缝的扩展开始而引起的。特别是现在预拌混凝土和高性能混凝土的大量应用，使混凝土的各类裂缝显得更为突出。多年来，国内外科技工作者已经研制了大量的混凝土裂缝修补材料，提出了聚合物类修补材料等多种混凝土修补材料，对混凝土工程进行维护和修补，对提高混凝土工程的安全性和延长使用寿命具有十分重要的意义。
一、混凝土裂缝修补材料的要求
混凝土建筑不同于其他混凝土结构物，它是在大自然中的带状结构，表面要经受大气温度周期性变化的影响。因此，嵌入建筑裂缝的材料应具备良好的物理性质化学性质、力学性质及耐久性。
（一）收缩性能
裂缝修补材料的收缩性能直接影响到修补界面的黏结性能。在进行裂缝修补时，表面混凝土已完成了收缩，而新注入的裂缝修补材料的收缩刚刚开始，必将在界面上造成剪切和拉应力，在荷载及环境因素作用下，可能使界面出现二次开裂。因此，应尽量降低修补材料的收缩，使其具有较原建筑混凝土更低的收缩，甚至产生微膨胀性能，在界面上产生压应力，以获得理想的界面黏结，从而使界面的过渡层的密实性能得到改善，以提高裂缝修补质量。
（二）变形能力
作为建筑裂缝修补材料，同样要经受大气温度周期性变化的作用。因此，要求修补材料应具有一定的变形能力，以松弛瞬时荷载，防止修补材料中或界面上重新产生并发生新的裂纹。描述材料变形能力的参数通常可用材料的弹性模量，因此要求裂缝修补材料的弹性模量应小于基准材料的弹性模量。
（三）界面黏结性
建筑混凝土裂缝修补后，能否与旧混凝土协调一致地工作，其中一个重要的因素是混凝土裂缝修补界面的黏结性能，它关系到修补的成败以及能否避免二次破坏。一般情况下，界面黏结性能可从抗折黏结强度、拉伸黏结强度和剪切拉伸黏结强度三个方面进行评价。
（四）耐久性
同混凝土路面一样，裂缝修补材料灌入建筑缝隙后，仍在大气中，经受雨水的渗入、阳光的照射、污水的腐蚀。因此，要求建筑修补材料应具有抵抗这些介质侵入和损害的性能。修补材料本身也应该具有良好的耐腐蚀性和耐磨损性能，至少应该与原混凝土建筑材料的耐久性相近。
（五）经济性
在满足力学性能、性能优越、价格便宜、提倡使用“绿色材料”，将“以人为本”的理念贯穿在施工性能、耐久性的前提下，尽量降低材料单价，研制出便于推广的混凝土建筑修补材料。
二、甲基丙烯酸甲醋灌浆材料的特点与灌浆机理
灌浆是把适当的可以凝结的浆液灌入裂隙含水岩层、混凝土或松散土层中，从而降低被灌体的渗透性并提高其强度，延长其使用寿命的方法，又称注浆。甲基丙烯酸甲醋材料在土木建筑工程、水利工程等多个领域中被广泛应用于防渗堵漏、补强加固等实际工程中。
（一）化学灌浆机理
化学灌浆就是将化学材料配制成的浆液用压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其扩散、胶凝或固化，可以产生加固或防渗堵漏的良好效果，保证工程顺利进行或提高工程质量的目的。化学灌浆材料为一种真溶液，无悬浮粒子，所以比水泥灌浆材料具有更好的可灌性，它能对某些细微裂缝、孔隙进行灌注，能按工程的需要调节浆液的胶凝时间，并具有较高的黏结强度。从灌浆流变学理论角度看，任何灌浆载体或浆液基质均可用流变模型来描述。水泥浆液或化学浆液，一般用黏性及塑性―粘性来界定。于是，灌浆载体在弹性与塑性之间变化;浆液基质在黏性与黏―塑性之间变化。灌浆的实施就是这两者变化的组合与调节。一般来说水泥浆液是符合宾汉姆型流体的浆液，化学浆液符合牛顿型流体的浆液。我们知道，浆液具有黏滞性毋庸置疑。当它沿着灌浆载体裂缝缝壁流动，或浆液在地下水流体中运动时，由于“附着力”的作用，与缝壁或与水紧接的一层浆液会附着其上，邻层浆液则相对于该层滑动。“附着力”指两种不同介质接触部分的相互吸引力，它只有在其分子小于10-6cm时才呈现出来，浆液与被灌浆固体的接触部位同样呈现附着力，而固体缝隙，哪怕是密闭紧合的缝隙也不可能呈现附着力。这就是为什么采用液态的浆材来防渗、加固与补强灌浆载体的缘由。
（二）甲基丙烯酸甲醋类化学灌浆材料的特点
甲基丙烯酸甲醋类浆材具有黏度低，可灌性好，聚合体黏结强度大的特点，特别是其聚合固化后有很好的物理性能。适用于混凝土裂缝补强，特别是细裂缝的补强灌浆，能灌入0.05mm的细微裂缝。但甲基丙烯酸甲醋浆液在聚合过程中，由于单体分子逐步组成聚合链，缩短了分子间的距离。因此，20%的体积收缩，这将造成聚合体与缝面的局部脱空，使平均强度降低。同时它的官能度高，固化产物具有三向交联结构，所以耐热性、耐水性、耐介质以及耐大气老化性能都比较好。甲基丙烯酸酷树脂胶黏剂还具有强度高的优点。因此，他比较适合于水泥混凝土建筑的裂缝修补。由于甲基丙烯酸酷树脂胶黏剂的黏度较其他有机高分子材料低，所以特别适合细微裂缝的修补，也可将其混入建筑混凝土中进行宽裂缝修补和板面边角修补效果都较好。
（三）优化甲基丙烯酸甲醋灌浆工艺的措施
甲基丙烯酸甲醋灌浆材料的可行与否主要取决于以下几个方面：（1）较低的初始黏度：黏度决定了浆液的可灌性，浆液的初始黏度越低，其可灌性也就越好，对于0.1～0.2mm的细微裂缝，浆液的初始黏度最好不要超过15MPa・s；（2）适当的胶凝时间：一般情况下浆液的胶凝时间不宜过短，如果胶凝时间过短浆液可能在未被灌注完之前就凝固。胶凝时间也不能过长，否则可能会影响修补工程的后续工作，根据工程的需要，浆液适合的胶凝时间一般在1小时之内；（3）良好的力学性能指标：主要考虑浆液固结体与混凝土的黏结强度以及浆液固结体本体的抗压强度。黏结强度过低，修补的裂缝有可能再次被拉开，达不到预期的目的。浆液固结体本体的抗压强度最好比混凝土的设计强度高出一个等级。那么以上几个指标考虑，优化甲基丙烯酸甲醋灌浆工艺措施首先要选定适合的主剂、增塑剂、引发剂和促进剂的品种后，通过变引发剂和促进剂的掺量比例，并根据上述的几个指标确定甲基丙烯酸甲醋灌浆材料的优化配方组成，使之达到灌浆与修补的目的。
参考文献
[1]胡高平．金属用胶粘剂及粘接技术[M]．北京：化学工业出版社．
[2]魏涛，李珍，董建军，等．化灌法[M]．北京：中国水利水电出版社，2005．
[3]蒋硕忠．化学灌浆的发展与近期展望[J]．湖南大学学报，2004，31（1）．
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