复合材料土木工程

复合材料土木工程（精选12篇）

复合材料土木工程 第1篇

一、复合材料的发展概况

复合材料主要指的是纤维增强材料。其主体成分为纤维, 具体包括:玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶、树脂等, 各类材料按照科学的比例调配在一起, 利用特定工艺逐步形成全新的结构材料。该材料已经被应用到土木工程的各个领域, 也对应出现了各种新型结构。

总的来看, 复合材料在实际应用中体现出:质地轻、强度高、可塑性强、便于施工、抗腐蚀等特性。将其应用在建筑钢混结构中, 能够有效发挥其优势功效。

自20世纪50年代开始, 复合材料就已经率先用在一些工民建工程中, 该材料在土木工程中的应用最早起源于西方发达国家, 例如:早在1970年, 英国教堂的园顶构造就应用了复合材料, 形成了美观、牢固的教堂顶端构造。随着该技术的不断发展, 也被世界其他国家的土木工程建设所应用, 例如:建筑跨度结构、桥梁桥面工程、建筑构件等, 事实证明取得了良好效果。

二、土木工程中复合材料的应用

(一) 工程结构牢固补强

让复合材料牢固黏着、牢固于工程构件表层, 以此来强化该结构部件的强度, 提升其受力性。该方法产生于上个世纪80年代, 最早西方发达国家应用, 经历了不断发展、完善的过程, 事实证明发挥着优势补强作用, 随后该技术在中国建筑工程结构部件牢固补强中得以应用, 效果明显。具体的粘贴牢固补强主要包括:

第一, 复合材料布缠牢固。主要用在砼柱或梁, 凭借布缠绕来控制砼柱变形, 提升其强度、抗震性能、抗剪能力等。具体的加固效果和砼柱形态以及截面形状密切相关, 如果是长方形截面, 通常可以有效提升其抗剪能力、变形能力等。相反, 对于弧状的截面, 其受压承载力将大大提升。第二, 复合材料片材附着于梁、板拉面。这种方式能有效增强梁、板受拉面的抗弯承载力, 缓解裂缝, 达到牢固稳定的目的, 然而, 总的来看, 其中依然存在不足方面, 例如:受拉面的抗弯效果同初始的配筋梁密切相关, 复合材料的加固作用未得以充分发挥。此外, 复合材料片材也用于建筑梁、柱构件的加固以及剪力墙加固中, 同时, 也用于建筑工程钢结构、木构造等的牢固补强中, 发挥了积极的作用。

(二) 复合材料组合结构

该结构的主要应用原理为:让各个类型、各个形式的复合材料制品同混凝土、钢材等混合起来, 发挥混合材料中各类成分的优势, 达到整体上最优、最牢固的结构系统。复合材料通常质地优良、性能优、可塑性强, 可以打造出各类构造, 根据所需形成多种组合结构, 具体包括:

1) 复合材料钢混组合结构。将空心钢管安装在构件中心区域, 在外围包裹一层复合材料, 再将砼灌注于二者中间, 此时的建筑结构中, 空心钢管成为框架结构, 包裹的复合材料则充当模板, 不仅牢固了钢管, 也保护了其免遭腐蚀, 也使得混凝土得以加固、牢固, 控制了混凝土变形、提升了其承载力。2) 复合材料混凝土组合梁。该结构的原理为:依托于组合作用, 让处于下方的复合材料承受拉力, 上方混凝土受到压力, 在组合力下, 复合材料与混凝土协调配合, 打造出一个高强度、高性能的剪力链接构造。在这一组合原理下, 复合材料的优势功能得以发挥。3) 复合材料铝合金组合结构。按照组合牢固加工的原理, 根据相关设计让复合材料围在铝合金管材的外层, 二者同步配合, 充分发挥共有的优势, 增强了构件强度、抗腐蚀、经久耐用等。而且铝合金具有一定的柔韧性, 弥补了复合材料碎脆的特性。事实证明该组合构件更加适用于建筑工程中大跨度空间构造内。

(三) 全复合材料结构

1) 复合材料桥面。桥梁桥面施工中, 选择复合材料充当其面层构造, 能够达到控制桥体支撑构造、下端构造内力的作用, 而且能够有效防范各种外力因素、环境因素等对桥面的不良侵蚀。通常由复合材料构成的桥面板占整个桥面的25%-30%, 这样不仅减轻了桥面构造自身质量和重量, 也能确保其长期使用。

2) 复合材料编织网结构。该结构主要原理为:遵循特点的规律、规程, 来将复合材料板条逐一排列, 最后相互间编织起来, 再实施整体张拉, 最终打造出一个相对具有韧性、柔韧度的编织网构造。此构造集中应用了复合材料的优质性能, 例如:质地轻、高强度、柔韧性等, 通常用在大跨度建筑屋顶中, 或者用在一些工业建筑结构施工中。

3) 复合材料曲面构造。因为复合材料体现出良好的可塑性、韧性、灵活性, 基于此可以对通过对复合材料进行优化改良、改造, 最终形成想要的曲面构造。例如:对复合材料进行深加工, 可以形成丰富多彩的几何形状、多样的空间立体结构, 而且还能够凭借局部构造的完善与修理, 使得构造形状走向完善, 按照功能所需塑造其形状、结构, 最终打造出一个高质量的曲面构造。以往的普通建材无法达到这一效果, 而且实际的塑造需要花费大量的经费, 增加了曲面结构设计成本。

4) 抗腐蚀复合材料。环保、节能社会背景下, 为了达到环保目标, 一些污染处理结构得到了发展与应用, 为了提高这些构造物抗腐蚀、耐腐蚀的性能, 就必须采用先进的结构材料, 此时, 复合材料应用其中效果明显, 例如:污水处理厂的作业平台等, 在海洋工程方面, 常将复合材料用在船体构造中, 发挥其耐海盐腐蚀的优势。

三、总结

复合材料作为一种全新的结构材料应用于土木工程建设中, 能够发挥多方面的优势, 提高工程施工建设效率, 提升工程质量, 优化并改善工程结构。

参考文献

[1]蔡国宏.先进复合材料在桥梁中的应用现状和发展前景.高新技术专题报道:中国交通, 2010, 23 (11) .

[2]冯鹏, 叶列平, 盂鑫淼.FRP加固与增强金属结构的研究进展[C].第22届全国结构工程学术会议论文集第1册, 2013.

土木工程材料论文 第2篇

混凝土结构耐久性措施及高性能运用技术

摘要：混凝土结构由于取材容易、可模性好、整体性强等优点，被越来越广泛地用到建筑建造。作为最主要的建筑结构，我们应采取措施提高混凝土结构的耐久性，提高混凝土架构建筑的安全性。关键词：混凝土结构、混凝土、耐久性 正文：

混凝土是当今最为广泛使用的建筑结构材料，但由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点，混凝土的耐久性存在一定的问题。提高混凝土结构材料的耐久性不仅能够节省后期修复费用，也是环保的体现，更是可持续个发展观的要求。1影响混凝土结构材料耐久性的因素。内在因素：

（1）混凝土等级强度，混凝土等级强度越高，结构越稳定；（2）混凝土材料组成，混凝土是粗骨料、细骨料、水泥、水和一些添加剂按一定比例混合而成的，只有按照一定的比例混合才具有很好的稳定性。

（3）外加剂用量，外加剂用量并不是越多越好，而是按照混凝土的用量合理添加的；（4混凝土的外表渗透性，渗透性越差，外部的水和腐蚀性物质越难以进入，才能保持混凝凝土结构的耐久性。外在因素：

（1）混凝土的碳化

混凝土的碳化是指渗入混凝土中的二氧化碳和其他酸性气体与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应的过程。该过程是混凝土中性化，碱性降低，破坏混凝土的钝化膜，让更多的有害物质渗入混凝土，这些有害物质和水使混凝土结构中的钢筋材料发生腐蚀，使混凝土结构的耐久性大大降低。（2）混凝土的冻融破坏

混凝土水化硬结后产生许多毛细孔，而且在实际浇注混凝土时为了提高易和性，实际用水量要大于配比用水量。而这些水分多疑游离的形式存在于混凝土的毛细孔中，遇到低温时，水分体积膨胀9%，多次反复，就会破坏混凝土结构的稳定性。此类影响在北方建筑里影响更为严重，对混凝土的要求更高。（3）碱-骨料反应

碱-骨料反应是指水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应，从而吸水产生膨胀压力，造成混凝土开裂，并且难以控制。2高混凝土结构耐久性的技术和措施（1）严格混凝土配置要求

根据结构的环境类别，合理地选择使用混凝土原材料，控制混凝土碱含量，防止发生碱-骨料反应。改善混凝土的级配，空制最大水 灰比、最小水泥用量和最低混凝土强度等级，提高混凝土的抗渗性和密实度。选择合适的混凝土抗渗等级和抗冻等级，对抗冻混凝土必须掺加引气剂。在严寒及寒冷的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗冻要求，混凝土抗冻等级应满足有关标准规定。混凝土结构表面应喷涂或涂刷聚合物水泥砂浆、沥青及环氧树酯等防腐层，要时在结构表面设置专门的防渗面层。

（2）控制混凝土保护层厚度

混凝土保护层厚度的大小及保护层的密实度是决定结构的设计使用年限的根本因素。环境条件及保护层厚度又是从钢筋开始腐蚀到钢筋出现纵向裂缝的时间的决定因素。因此，设计人员应根据俄已有的经验和当地工程实践来适当地增加钢筋混凝土保护层厚度和密实度。

（3）施工要求

施工是保证混凝土结构质量的关键。大量的混凝土结构耐久性的技术现状报告认为，很多耐久性低下并出现损伤的结构是由于施工不当造成的。如施工配合比不当，浇注、振捣及养护等未严格执行施工规范，赶紧位置不准和拆模时有缺陷等，均在一定程度上降低了混凝土结构的耐久性。因此要加强施工中管理制度和施工措施，严格按照混凝土工程验收规范的要求施工，做好隐蔽工程的验收工作，全方面的确保施工质量。（4）控制裂缝

不可控制的裂缝包括混凝土塑性收缩、沉降造成的裂缝，常为宽 的裂缝，应针对成因采取措施预防开裂，即使难以预料也应加以引导，使其发生于次要部位或便于处理的位置。可控制裂缝是靠传统结构设计知识，按结构几何尺寸与荷载可以合理预防和控制的裂缝。(5)阴极保护法

阴极保护的原理就是：即使钢筋周围的混凝土有的已经碳化或含有大量氯离子，或者混凝土保护层而透气透水，或钢筋表面具有锈层，不让钢筋表面发生任何放出自由电子，是起电位或低于平衡电位，就可以使钢筋不再进行阳极反应，防止继续腐蚀，提高材料的耐久性。结束语

新型土木工程材料的探讨 第3篇

摘要：随着我国经济的快速发展，工业化城市化水平的不断提升，建筑行业规模日益壮大，土木工程作为建筑工程的主要组成部分，并且对整个施工的质量起着决定性的作用。由于土木工程的重要地位，我们必须重视建筑工程的施工材料选择与质量控制。但是随着建筑工程行业的壮大与发展，也逐渐发现了很多不足与问题，因此，必须针对问题采取有效措施。本文主要是对几种新型的土木工程材料，如高性能混凝土材料和新型节能墙体材料，及土工工程材料未来的发展趋势进行分析论述，希望能够更好地推动其在土工工程中的应用。

关键词：土木工程；土工工程材料；发展趋势

土木工程材料是指在土木工程中所使用的各种材料及其制品的总称。它是一切建筑工程的物质基础，是组成建筑结构物的最基本构成元素。由于科学技术的发展，使得土木工程的新型材料如雨后春笋般出现，表现出节能、高效、环保等特点，并呈现种类繁多，性质各异，用途不同的特性。下文将对新型材料在土木工程中的应用进行详述。

一、高性能混凝土材料

在冬天气温环境较为恶劣的情况下HPC能够保证快速凝结且强度增长较快，不会在低温环境下凝结冰冻。而在高温环境下HPC也能够保证其塌落度符合建筑要求，对水化热程度也能较好的控制。HPC 要求具有高耐久性和高强度、优良的工作性，首先体现在较高的早期强度、高验收强度、高弹性模量；其次是高耐久性。即便是使用条件较为恶劣，也可以保证内部钢筋不被腐蚀，维持混凝土材料应有的坚固和耐久性；最后则体现在HPC的高可泵性以及和易性上，且使用HPC筑造的结构更加容易修整。

1.自密实混凝土

该种混凝土材料无需进行机械振捣，混凝土自身重量即可以完成其密实度的提高。虽然其材料的流动性较强，但是不易出现离析现象。而该种混凝土的排至方式较为特殊：首先该种混凝土中固体体积的50%为粗骨料；其次砂浆体积中40%为细骨料；再者，水灰配比在0.9至1.0之间；最后需要通过流动性实验最终确定材料中的水灰比以及塑化剂量。只有通过上述步骤，才能使材料性能达到最佳。

2.轻质混凝土

通过利用凝灰岩以及浮石等天然轻质骨料以及炉渣、煤矸石、煤粉灰陶粒等工业废料和人造轻质骨料制备成密度较小的轻质混凝土虽然在密度上较小，但是抗冻以及保温性能相对于其他材料具有很大的优势。且轻质混凝土的原材料是煤矸石、废弃的工业渣滓以及粉煤灰，成本较低，能够有效降低混凝土制备的成本，同时也能够变废为宝，减少污染，对于厂区以及城市的环保有促进作用，有效减少废料堆积占用空间。

3.低强混凝土

这种材料可用于基础、桩基的填、垫、隔离及作路基或填充孔洞之用，也可用于地下构造。在一些特定情况下，可用低强混凝土调整混凝土的相对密度、工作度、抗压强度、弹性模量等性能指标，而且不易产生收缩裂缝。

二、新型节能墙体材料

2.新型砌体材料

墙体欲达到保温、降低传热量的目的需要采用保温性能以及隔热性能良好的低导热系数砌体材料，并采用先进的砌筑结构。近年来土工建设大多使用一种新型的节能墙体材料是由新型的保温材料结合传统材料符合而成。常用的建筑保温材料主要有加气混凝土、泡沫塑料、矿物棉以及玻璃棉和膨胀岩，而复合材料中的另外物质则是空心砖、粘土实心砖以及空心砌块等材料砌体。复合墙体中的保温材料具有较好的绝热性，导热系数较低，这种墙体的保温性较之于单一材料墙体更强，因此能够有效降低能耗。但是相对于一般的墙体，其建筑成本较高，且在建筑结构上有着一定的要求，一般采用墙体不承重或者是框架式结构。

2.智能材料

大型土木工程结构和基础设施的使用期都长达几十年、甚至上百年。在其使用过程中，由于环境载荷作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发事故.为了有效地避免突发事件故的发生，就必须加强对此类结构和设施的健康监测。一种称为碳纤维机敏混凝土材料的智能材料，在大型土木工程健康监测中已得到应用。

3.新型复合墙板

复合墙板是一种新型的节能保温墙体材料，主要由高效绝热内外墙板、保温材料复合而成，在工厂按照要求的模数以及尺寸标准进行工业化生产，包括门、窗等构件均可和墙板一体化制造，运送到施工现场安装在结构框架上，即形成房屋建筑的外围护结构，这是近年来发达国家采取的主要建筑形式。但是该种复合墙板不需要承受外力，因此大多厚度采用了130mm左右，质量轻，且具有较高的保温性能，施工操作便捷。

三、土木工程材料的发展趋势

研究发现，当前土木工程材料的物理力学性能得到明显改善，且随着现代陶瓷与玻璃的性能改进，其应用范围也有明显的变化。例如水泥和混凝土的强度、耐久性及其他功能均有所改善；随着现代陶瓷与玻璃的性能改进，其应用范围与使用功能已经大大拓宽。此外，随着技术的进步，传统的应用方式也发生了较大变化现代施工技术与设备的应用也使得材料在工程中的性能表现比以往好为现代土木工程的发展奠定了良好的物质基础。尽管目前土木工程材料在品种与性能上已有很大的进步，但与人们对于其性能要求的期望值还有较大差距。

从土木工程材料的来源来看，由于土木工程材料的用量巨大，尤其在应用方面，经过长期使用的不断累积，单一品种或数个品种的原材料来源已不能满足其持续不断的发展的需求。尤其当前以往大量采用的粘土砖瓦和木材等已经给社会的可持续发展带来了沉重的负担。从土木工程对材料技术性能要求的方面来看，技术性能的要求也越来越多，各种物理性能指标的要求也越来越高，从而表现为未来建筑材料的发展具有多功能和高性能的特点。具体来说就是材料向着轻质高强、多功能、良好的工艺性和优良耐久性的方向发展。

今后土木工程材料必将需要在原材料方面最大限度的节约有限资源，充分利用可再生资源技工农业废料；在生产工艺上要大力引进现代技术，改造或淘汰陈旧设备，降低原材料及能源消耗，减少环境污染；在性能方面要力求轻质高强耐久多功能及结构功能智能一体化；在产品形式方面积极发展预制技术，逐步提高构件化、单元化的水平；加紧具有自感知、自调节、自修复功能的土木材料的开发研制；展开各种机敏或智能材料在土木工程正好应用的研究。总而言之，我们测绘工作者用测绘仪器丈量世界，我们选材料时通过对环境的影响对后来人的影响来决定土木工程材料的好坏，在未来，基于材料原有的性质的基础上，必须实现土木工程的可持续发展。

四、结束语

综上所述，随着科学技术的快速发展，土木工程中的使用材料发生了很多变化，其中所蕴含的科学技术的比重也越来越大，我们作为行业的从业人员，应该学会使用这些新兴材料，从而使我们的工作更进一步。科技的发展是所有行业发展的基础，在技术的支持下效率质量提高都会得到一定的推进，使用的工程材料中也发生了很大的变化，科技成分越来越高，而作为土建工程的操作人员，应当与时俱进，时刻关注材料变化，掌握新型材料的使用技术，使得土建工程向着更加完善的方向发展。

参考文献：

[1] 粟彬，李松，丁世宁.浅谈土木工程材料的發展趋势[J].科技致富向导.2010（23）.

[2] 张晓明.新型混凝土材料在土木工程领域中的应用[J].门窗.2015（3）.

[3] 和广水.探讨土木工程施工中的材料选择及质量控制对策[J].门窗.2015（4）.

复合材料在土木工程中的应用研究 第4篇

1 工程结构的加固补强

复合材料的应用很广, 早已跨越了行业界限。其主要实施方法是在构件表面对玻璃纤维增强复合材料进行附着, 并使其受力, 确保原有材料具备较强的力学性能。上世纪八十年代, 曾尝试混凝土结构外贴玻璃纤维增强复合材料内夹高强钢丝的加固方法, 其具备较好的防腐性能, 实现了混凝土与钢丝的同步应用。但是, 该种方式并未得到全面推广。九十年代初期, 应用碳纤维增强复合材料, 对多跨连续箱梁进行加固, 效果极佳。自此, 纤维增强复合材料的加固结构修复技术得到了广泛应用, 在很多工程实践中极具适用性。

纤维增强复合材料加固技术, 不仅能够实现建筑工程的重建, 而且有助于对震损结构进行加固和修复。其适用于钢、混凝土等各类型结构加固中。桥梁、建筑、隧道、地下架构、水利工程结构中, 都开始对其进行应用。纤维增强复合材料的加固形式极为多样, 主要包括应用纤维增强复合材料布对混凝土柱进行缠绕加固、在梁与板手拉面上对纤维增强复合材料片材进行粘贴、应用纤维增强复合材料片材对梁、柱构件进行包裹[1]。

2 纤维增强复合材料

纤维增强复合材料中, 纤维的含量一般在50%以上。纤维增强复合材料筋的重量相对较轻, 在普通钢筋重量占比中仅为20%。但是, 它极具强度方面的优势, 是普通钢筋强度的六倍。正因该种材料具备较强的耐腐蚀性, 逐渐开始替代钢筋, 被用于土木工程领域。采用该种方式, 能够对因钢筋侵蚀而造成的结构损伤进行有效规避, 而结构的维护时间和费用也有所降低。与此同时, 非磁性也是该复合材料的一大特性, 部分特殊工程需要具备无铁磁性, 可选用该种材料。近年来, 纤维增强复合材料在桥梁工程中的应用也日渐普遍。例如, 悬索桥或者斜拉桥工程实施中, 可选用该种材料作为缆索;混凝土桥梁中, 也可选择该种材料作为预应力筋。

混凝土梁中, 对纤维增强复合材料配筋的应用始于上世纪六十年代。其主要是采用纤维增强复合材料, 对近海地区或寒冷地区的钢筋混凝土结构中的盐蚀危害进行有效控制。纤维增强复合材料在岩土工程的加筋土中也极具适用性。它的主要优势是安装简便、耐久性好、价格低, 极具应用前景。

因科技水平的不断革新, 我国现已生产出各类纤维增强复合材料筋、索产品和与之相配套的夹具等。纤维增强复合材料筋混凝土的研究重点是混凝土与纤维增强复合材料的截面粘接性能和特殊力学性能。无论是混凝土, 还是纤维增强复合材料, 其粘接性能都比较差, 粘接性很大程度上取决于筋材和表面处理形式。纤维增强复合材料筋的弹脆性很好, 假使混凝土构件采用纤维增强复合材料筋, 其受力性也会有所不同。

3 纤维增强复合材料结构

(1) 纤维增强复合材料桥面体系, 桥面设计过程中, 择取纤维增强复合材料作为其主要面板, 以实现结构内力控制, 并有效解决环境侵蚀问题, 使后期的维护成本不断降低, 减少了不必要的资金浪费。采用新型板桥, 能够减轻桥面重量, 延长其使用周期。

(2) 纤维增强复合材料轻质桥梁, 其主要被用于人行天桥中, 能够有效减轻上部构造重量。相较于传统结构, 其在受力方面极具优越性, 而且具备较强的承载力。然而, 其不具备刚度方面的优势, 可采用正确的方法, 对其进行变形控制。它的主要受力特征是线性、变形和承载等各指标呈现正相关, 即使尚未被完全破坏, 变形问题也极为明显。近年来, 纤维增强复合材料轻质桥梁的具体标准和要求仍然亟待完善[2]。

(3) 纤维增强复合材料编制网分析, 该种结构具备明确的标准, 采用正确的方式, 实现FRP板条编织, 在张拉作用下, 结构体系会发生明显变化, 且柔性很强。其主要实现方式是借助轻质特性, 在大跨度结构界面内进行应用, 实施效果极为突出, 在大型土木工程中极具适用性。

(4) 纤维增强复合材料杆间空间结构, 该材料在空间结构系统中极具适用性, 能够实现网架结构获取。而其网架杆件的形成主要依托于CFRP片的粘贴。在各角度和层次基础上, 实现节点和锥头连接。该杆间空间结构具备较小的重量, 工作时间短, 施工过程极为便利, 并具备较强的耐磨性, 应对泄漏问题的控制, 仅需要少量维修费用。土木工程施工中, 当外部环境较差, 或者结构跨度比较大, 可选用该种施工形式, 以充分发挥复合材料的优越性, 使其达到良好的应用效果。

4 结语

综上所述, 将复合材料应用到土木工程中, 作用极为突出。其应用过程复杂, 涉及到的专业要素和技术特性也比较多。近年来, 我国土木工程行业得到了快速发展, 可依据实际工程背景, 对纤维增强复合材料进行合理应用, 确保其应用方式更加多样化, 使土木工程建设更具可开拓性, 达到良好的应用效果, 保障土木工程的整体质量及性能。

摘要：复合材料的应用是土木工程行业发展的必然。近年来, 我国土木工程行业处于高速发展状态, 科技的发展使很多新技术和新材料也被应用到该领域, 其中尤以复合材料应用居多。人们也逐渐认识到将复合材料应用于土木工程的重要性, 以提高土木工程建设质量, 为土木工程行业提供广阔的发展前景。

关键词：复合材料,土木工程,应用研究

参考文献

[1]常生学.复合材料在土木工程中的应用研究[J].四川水泥, 2016, (4) :268.

复合材料土木工程 第5篇

复习思考题1 1．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。Akv、、5、b、0.2、s、e、 500、HRC、HV、-

1、、HBS、HBW、E。2．钢的刚度为20.7×104MPa，铝的刚度为6.9×104MPa。问直径为2.5mm，长12cm的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(Δl)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(Δl)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少? 3．某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为140MPa。问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=210000MPa，则钢棒的弹性变形量(Δl)是多少? 4．试比较布氏、洛氏、维氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。下列几种工件的硬度适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。5．若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而弹性极限太低易出现什么问题? 6．指出下列硬度值表示方法上的错误。12HRC～15HRC、800HBS、58HRC～62HRC、550N／mm2HBW、70HRC～75HRC、200N／mm2HBS。7．判断下列说法是否正确，并说出理由。(1)材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。(2)屈强比大的材料作零件安全可靠性高。(3)材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。(4)伸长率的测值与试样长短有关，5>10(5)冲击韧度与试验温度无关。

(6)材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。(7)材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。复习思考题2 1．解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒、晶界、晶面、晶向、合金、相、固溶体、金属化合物、固溶强化、第二相弥散强化、组元。2．金属的常见晶格有哪三种?说出名称并画图示之。

4．为什么单晶体有各向异性，而多晶体的金属通常没有各向异性? 5．什么叫晶体缺陷?晶体中可能有哪些晶体缺陷?它们的存在有何实际意义? 6．固态合金中固溶体相有哪两种? 7．固溶体的溶解度取决于哪些因素?复习思考题3 复习思考题3 1．概念：

过冷、过冷度、平衡状态、合金、相图、匀晶转变、共晶转变细晶强化、枝晶偏析、变质处理。

2．金属结晶的动力学条件和热力学条件是什么? 3．铸锭是否一定要有三种晶区?柱状晶的长大如何抑制? 4．合金结晶中可能出现的偏析应如何控制使之尽量减小? 5．本书图3-lOPb-Sn合金相图。

7．固溶体合金和共晶合金其力学性能和工艺性能各有什么特点? 8．纯金属结晶与合金结晶有什么异同? 9．为什么共晶线下所对应的各种非共晶成分的合金也能在共晶温度发生部分共晶转变呢? 复习思考题4 1．晶体塑性变形的基本方式是什么?实际金属塑性变形与单晶体塑性变形有什么异同? 2．什么是加工硬化?加工硬化在工业生产中有何利弊? 3．什么是冷变形金属的纤维组织?与流线有何区别? ’

4．什么是残余内应力?各类残余内应力是怎么产生的?对金属材料有什么影响？ 5．什么是回复?回复对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处? 6．什么是再结晶?再结晶对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处? 7．热变形加工与冷变形加工是依据什么来区分?两种变形加工各有什么优缺点? 8．有四个外形完全相同的齿轮，所用材质也都是含碳量0.45％的优质碳素钢。但是制作方法不同，它们分别是：(1)直接铸出毛坯，然后切削加工成形。(2)从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成型。(3)从热轧圆钢上取料，然后切削加工成型。(4)从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成型。请你分析一下，哪个齿轮使用效果应该最好?哪个应该最差? 复习思考题5 1．什么是同素异构转变、共析转变? 2．解释下列名词，并指出它们在组织形态上的特征和力学性能上的特点： 铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、高温莱氏体、低温莱氏体、马氏体。

3．默画Fe—Fe3C相图，并按组织组成物填写各个相区。指出C、D、G、S、E、五个点及Al、A3、Acm、ECF、PSK五条线的含义。

4．试分析45钢、T8钢、T12钢在极缓慢的冷却过程中相变的过程。5．钢中常存杂质指的是什么?它们对钢有什么影响? 6．指出钢号为20、45、65Mn、Q235-AF、T12、T10A、ZG270—500的碳素钢各属哪类钢?钢号中的数字和符号的含义是什么?各适于做什么用(各举一例)? 7．热轧空冷状态的碳素钢随WC（含碳量）增加，其力学性能有什么变化?为什么? 8．根据已学到的知识解释下列现象。(1)螺钉、螺母等标准件常用低碳钢制造。

(2)室温时平衡状态下T10比T12抗拉强度高，但硬度却低。

(3)捆绑用的镀锌钢丝常用低碳钢丝，而起重用的钢丝绳和绕制弹簧所用钢丝却是65Mn或65。

(4)锉刀常用T12制造，而钳工钢锯条常用T10制造。(5)钢锭在正常热轧温度下轧制有时开裂。(6)钢适于各种变形加工成形，不易铸造成形。

(7)钢在锻造时始锻温度选1000°C～1250°C，停锻选800°C左右。9．Fe—Fe3C相图在选材、热处理、锻造、铸造等方面有什么用途? 复习思考题6 1．常用的热处理工艺有哪些?简述热处理在机械制造中的作用。2．影响奥氏体晶粒大小的因素有哪些? 3．共析钢的等温转变曲线与连续转变曲线有什么差别? 4．珠光体、索氏体、托（屈）氏体组织有什么区别?． 5．上贝氏体和下贝氏体比较，哪一种力学性能好? 6．板条马氏体和片状马氏体在组织与力学性能方面有什么不同? 7．共析钢加热到奥氏体状态后，以不同的速度连续冷却，都得不到下贝氏体，试用c曲线说明，怎样才可得到下贝氏体。

8．20、45、65、T8、T10、T12钢的淬火加热温度怎样确定? 9．分析以下几种说法是否正确：(1)马氏体硬而脆。

(2)过冷奥氏体的冷却速度越快，冷却后钢的硬度越高。(3)钢中合金元素的含量越高，淬火后的硬度也越高。

(4)本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细。

(5)同一钢材在相同加热条件下，总是水淬比油淬的淬透性好；小件比大件淬透性好。

10.现有20钢齿轮和45钢齿轮两种，齿轮表面硬度要求52HRC～55HRC，问采用何种热处理可满足上述要求。比较它们在热处理后的组织与力学性能的差别。11.用热处理基本工艺曲线形式表示均匀化退火、完全退火、球化退火、淬火、回火等工艺。

12．说明下列零件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织和硬度：(1)45钢小轴(要求有较好的综合力学性能)。(2)60钢弹簧。(3)T12钢锉刀。

13.用20钢制造的20mm的小轴，经930oC，5小时渗碳后，表面碳的质量分数增加至1.2％分析经下列热处理后表面及心部的组织：(1)渗碳后缓冷到室温。

(2)渗碳后直接淬火，然后低温回火。

(3)渗碳后预冷到820 oC，保温后淬火，低温回火。

(4)渗碳后缓冷到室温，再加热到880 oC后淬火，低温回火。(5)渗碳后缓冷到室温，再加热到780 oC后淬火，低温回火。14．简述目前常用的钢铁表面处理技术，并说明其应用范围。复习思考题7 1．合金钢和碳素钢相比，具有哪些特点? 2．在合金钢中，常加入的合金元素有哪些?非碳化物形成合金元素有哪些?碳化物形成合金元素有哪些? 3．合金元素对淬火钢的回火转变有何影响? 4．为什么合金钢的淬透性比碳素钢高?试比较20CrMnTi与T10钢的淬透性和淬硬性。

5．为什么同样碳含量的合金钢比碳素钢奥氏体化加热温度高? 6．有一根φ30mm的轴，受中等的交变载荷作用，要求零件表面耐磨，心部具有较高的强度和韧性，供选择的材料有16Mn、20Cr、45钢、T8钢和Crl2钢。要求：1)选择合适的材料；2)编制简明的热处理工艺路线；3)指出最终组织。7.W18Cr4V钢淬火温度为什么要选1275oC±5oC?淬火后为什么要经过三次560oC回火?回火后的组织是什么，回火后的组织与淬火组织有什么区别?能否用一次长时间回火代替三次回火? 8．为什么轴承钢要具有较高的碳含量?在淬火后为什么需要冷处理? 9．如何提高钢的耐蚀性，不锈钢的成分有何特点? 10．ZGMl3—4钢为什么具有优良的耐磨性和良好的韧性? 11．在工厂中经常切削铸铁件和碳素钢件，请问何种材料硬质合金刀片适合切削铸铁。

12．说明下列钢号属于何种钢?数字的含意是什么?主要用途? T8、16Mn、20CrMnTi、ZGMnl3—

2、40Cr、GCrl5、60Si2Mn、W18Cr4V、1Crl8Ni9Ti、1Crl3、Crl2MoV、12CrMoV、5CrMnMo、38CrMoAl、9CrSi、Crl2、3Cr2W8、4Cr5W2VSi、15CrMo、60钢、CrWMn、W6M05Cr4V2。复习思考题8 1．试总结铸铁石墨化的条件和过程。

2．试述各类铸铁性能及用途。与钢比较优缺点各是什么? 3．为什么球墨铸铁可以代替钢制造某些零件呢? 4．识别下列铸铁牌号：HTl50、HT300、KTH300—06、KTZ450—06、KTB380—

12、QT400—

18、QT600—03、RuT260。5．铸铁的力学性能取决于什么? 6．灰铸铁为什么不进行整体淬火处理? 复习思考题9 1．根据二元铝合金一般相图，说明铝合金是如何分类的? 2．形变铝合金分哪几类?主要性能特点是什么?并简述铝合金强化的热处理方法。3．铜合金分哪几类?举例说明黄铜的代号、化学成分、力学性能及用途。4．钛合金分哪几类?简述钛合金的热处理。

5．滑动轴承合金必须具备哪些特性?常用滑动轴承合金有哪些? 复习思考题10 1．什么是零件的失效?常见的失效方式有哪些? 2．选择零件材料应遵循什么原则? 3．在选择材料力学性能数据时应注意哪些? 4．为什么在蜗杆传动中，蜗杆需采用低碳钢或中碳钢制造，而蜗轮则采用较软的青铜(如QSn—0.2)制造? 5．分析汽车上所用零件材料。说明哪些是用碳素钢、合金钢、铸铁和有色金属制成，各举出两种零件名称，它们都采用何种热处理方法?

习题1

一、名词解释

加工硬化、形变织构、回复、再结晶、热加工

二、填空题

1．常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（）和（）两种。

2．与单晶体比较，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是（）和（）。3．在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（）来划分的． 4．再结晶温度是指（），其数值与熔点间的大致关系为（）。5．再结晶后晶粒度的大小取决于（）、（）、和（）。6．强化金属材料的基本方法有（）、（）、（）和（）。

三、简答题

1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？ 2．什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。

3．用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯时开裂，应采用什么措施？为什么？ 4．已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在 1000℃、铁在800℃、铜在600℃时的加工变形是处于什么加工状态。

5．用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。（2）用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮。（3）由圆棒锻成圆饼再加工成齿轮。

6．简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。

四、判断题

1．由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。（）

2．因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。（）

3．金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。（）4．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（）5．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（）

6．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（）7．热加工过程，实际上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。（）

五、选择填空

1．随冷塑性变形量增加，金属的（）。

（a）强度下降，塑性提高(b)强度和塑性都下降（c）强度和塑性都提高（d）强度提高，塑性下降 2．冷变形金属再结晶后，则（）。，（a）形成等轴晶，强度增大(b)形成柱状晶，塑性下降（c）形成柱状晶，强度升高(d)形成等轴晶，塑性升高

3．变形金属加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型是（）。

（a）与变形前的金属相同（b）与变形后的金属相同（c）形成新的晶型

4．再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别在于有没有（）改变。（a）温度（b）晶体结构（c）应力状态。

5．冷、热加工的区别在于加工后是否留下（）。（a）加工硬化（b）晶格改变性（c）纤维组织

6．钢只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（）

（a）铁总是存在加工硬化，而钢没有（b）钢有加工硬化现象，而铁没有（c）铁在固态下有同索异构转变，而钢没有（d）铁和钢的再结晶温度不同

习题2

一、名词解释

淬火、马氏体、调质处理、珠光体、Ｃ曲线

二、填空

1．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（）。2．中温回火主要用于处理（）。回火后得到（）。3．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（）、（）和（）三种。

4．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（），其中低温（）的硬度提高不多，故又称为（）。

三、简答

1．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？ 提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。

2．什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？

如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？

提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火，以消除快冷产生的内应力

3．何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。

提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。

5．T12钢加热到770℃后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。6．用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。提示：主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差异。

四、判断正误并改正

1．铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。

2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。

3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。

4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。

5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。6．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。

7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”

8．使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。

五、选择填空 1．根据Fe一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（）或（）加（）或（）加（）。

(a)珠光体(b)渗碳体（c）铁素体（d）马氏体

2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在800-1500Ǻ之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（）。

（a）超细珠光体(b)索氏体（c）屈氏体（d）马氏体

3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（）、（）和（）三大类。

（a）重结晶、再结晶、去应力退火（b）扩散、球化法应力退火（c）再结晶、完全、去应力退火（d）去氢、扩散、重结晶退火

4．对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（），淬火后的组织为均匀的马氏体。

(a)Ac1+30~50℃(b)Acm+30~50℃(c)Ac3+30~50℃(d)A0+30~50℃ 5．当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回火加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。

(a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化

6．真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（）等热处理技术是当代发展起来的具有广泛应用前景的新技术。

（a）表面淬火（b）复合热处理（c）化学热处理（d）表面热处理习题3

一、名词解释：

1、调质处理：

2、淬透性：

3、马氏体：

4、共析反应：

5、过冷Ａ体：

6、加工强化：

7、热处理：

8、表面淬火：

二、作图题：

1、画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度

2、Fe-Fe3C相图左下角部分画出并标明淬火加热温度和A1,A2,Acm线、符号

三、下面材料所属类别和应用实例

材料样号 类别 典型热处理工艺 使用状态下组织 应用举例 Q235A Gcr15 45 T12 20CrMnTi 60Si2Mn 16Mn 9SiCr 5CrMnMo 1Cr18Ni9

四、车床主轴要求轴颈部位硬度为54—58HRC，其余地方为20—25HRC，其加工路线为：下料→锻造→正火→机加工→调质→机加工（精）→轴颈表面淬火→低温回火→磨加工

指出：

1、本轴应用的材料：

2、正火和调质的目的和大致热处理工艺

3、表面淬火目的

4、低温回火目的及工艺

5、轴颈表面组织和其余地方组织习题4 简答题

1． 钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些有益和有害的影响？ 2． 为什么比较重要的大截面的结构零件都必需用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢有何优点？

3． 合金钢中经常加入的合金元素有哪些？怎样分类？ 4． 为什么碳钢在室温下不存在单一奥氏体或单一铁素体组织，而合金钢中有可能存在这类组织？

5． 合金元素对回火转变有何影响？

6． 试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。7． 为什么说得到马氏体随后回火处理是钢中最经济而又最有效的强韧化方法？ 8． 什么是钢的回火脆性？下列几种钢中，哪类钢的回火脆性严重，如何避免？ 45 40Cr 35SiMn 40CrNiMo 9． 从资源情况分析我国合金结构钢的合金化方案的特点。10． 为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素？ 11． 试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

12． 为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？弹簧淬火后为什么要进行中温回火？为了提高弹簧的使用寿命，在热处理后应采用什么有效措施？

13． 轴承钢为什么要用铬钢？为什么对钢中的非金属夹杂物限制特别严格？ 14． 解释下列现象（1）含碳量相同时，含炭化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；（2）含碳量≥0.4%，含铬量12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.0%,含铬12%的在相同含碳量下，除了镍、锰的合金钢外，大多数合金钢的热处理温度都钢属于莱氏体钢；

（3）在相同含碳量下，合金钢的淬火变形和开裂现象不易产生；（6）调质钢在回火后需快冷至室温；（7）高速钢需高温淬火和多次回火。

15．W18Cr4V钢的Ac1为820℃,若以一般工具钢Ac1＋30-50 oC的常规方法来确定其淬火温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能，为什么？其实际淬火温度是多少？W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行560 oC三次回火，这又是为什么？

16．直径为25mm的40CrNiMo棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原因？设计一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。

17．某厂的冷冲模原用W18Cr4V钢制造，在使用时经常发生崩刃、掉渣等现象，冲模寿命很短；后改用W6Mo5Cr4V2钢制造，热处理时采用低温淬火（1150 oC），冲模寿命大大提高。试分析其原因。18.一些中、小工厂在用Cr12型钢制造冷作模具时，往往是用原钢料直接进行机械加工或稍加改锻后进行机械加工，热处理后送交使用，经这种加工的模具寿命一般都比较短。改进的措施是将毛坯进行充分地锻造，这样的模具使用寿命有明显提高。这是什么原因？

19．不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？ 20．试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用

21．试分析合金元素Cr在40Cr、GCr15、CrWMn、1Cr13、1Cr18Ni9Ti等钢中的作用

22．试就下列四个钢号：20CrMnTi、65、T8、40Cr讨论下列问题：

（1）在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由；（2）各种钢的用途、热处理工艺、最终的组织。

23．硬质合金有何特点？指出硬质合金YG8、YT15的类别、成分和用途。

24．要制造机床主轴、拖拉机后桥齿轮、铰刀、汽车板簧等。拟选择合适的钢种，并提出热处理工艺。其最后组织是什么？性能如何？

25．某工厂生产一种柴油机的凸轮，其表面要求具有高硬度（>HRC50）,而零件心部要求具有良好的韧性，本来是采用45钢经调质处理后再在凸轮表面上进行高频淬火，最后进行低温回火。现因工厂库存的45钢已用完，只剩下15号钢，试说明以下几个问题。

（1）原用45钢各热处理工序的目的。

（2）该用15钢后，仍按45钢的上述工艺路线进行处理，能否满足性能要求？为什么？（3）改用15钢后，应采用怎样的热处理工艺才能满足上述性能要求？为什么？

习题5

一、名词解释

石墨化、孕育（变质）处理、球化退火、可锻化退火、石墨化退火

二、填空题

1.白口铸铁中碳的主要以（）的形式存在，灰口铸铁中碳主要以（）的形式存在。2.普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为（）、（）、（）和（）

3.铸铁的基体有（）、（）和（）三种。4.QT500—05牌号中，QT表示（），数字500表示（），数字05表示（）。5.HT250是（）铸铁，250表示（）

6.促进石墨化的元素有（），阻碍石墨化的元素有（）

7.铸铁的石墨化过程分为三个阶段，分别为（）、（）和（）。8.可锻铸铁铸件的生产方法是先（），然后再进行（）。9.球墨铸铁采用（）作球化剂。

三、判断题

1.石墨化是指铸铁中碳原子析出形成石墨的过程。（）2.可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。（）3.热处理可以改变铸铁中的石墨形态。（）

4.球墨铸铁可通过热处理来提高其机械性能。（）

5.采用整体淬火的热处理方法，可以显著提高灰铸铁的机械性能。（）6.采用热处理方法，可以使灰铸铁中的片状石墨细化，从而提高其机械性能。（）

7.铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高其机械性能。（）8.灰铸铁的减震性能比钢好。（）

四、选择填空

1.铸铁石墨化的几个阶段完全进行，其显微组织为（）（a）F+G（b）F+P+G（c）P+G 2.铸铁石墨化的第一、二阶段完全进行，第三阶段部分进行，其显微组织为（）（a）F+G（b）P+G（c）F+P+G 3.铸铁石墨化的第一、二阶段完全进行，第三阶段未进行，其显微组织为（）（a）F+P+G（b）P+G（c）F+G 4.提高灰口铸铁的耐磨性应采用（）

（a）整体淬火（b）渗碳处理（c）表面淬火 5.机架和机床床身应用（）

（a）白口铸铁（b）灰口铸铁（c）麻口铸铁

五、综合分析题

1．试总结铸铁石墨化发生的条件和过程 2．试述石墨形态对铸铁性能的影响。

3．白口铸铁、灰口铸铁和碳钢，这三者在成分、组织和性能有何主要区别？ 4．为什么一般机器的支架、机床的床身用灰口铸铁铸造？

5．出现下列不正常现象时，应采取什么有效措施予以防止和改善？（1）灰口铸铁磨床床身铸造以后就进行切削，在切削加工后发生不允许的变形。（2）灰口铸铁薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。6．指出下列铸铁的类别、用途及性能的主要指标：（1）HT150,HT400;（2）KT350-10,KTZ700-2;（3）QT420-10,MQT1200-1。习题6

一、名词解释

固溶处理、时效硬化、黄铜、锡青铜

二、填空题

1．铝合金按其成分及生产工艺特点，可分为（）和（）。

2．变形铝合金按热处理性质可分为（）铝合金和（）铝合金两类。3． 铝合金的时效方法可分为（）和（）两种。

4．铜合金按其合金化系列可分为（）、（）和（）三类。5．变形铝合金的热处理方法有（）、（）、（）。

6．铸造铝合金，按成分可分为（）系、（）系、（）系和（）系四类。7．H62是（）的一个牌号，其中62是指含（）量为（）。8．QSn10是（）的一个牌号，其中10是指（）。

9．含锡青铜常称为锡青铜，不含锡的青铜，又分（）、（）、（）、（）。10．LY11是（）的一个牌号，其成分为（）合金系，可制造（）。11．LC6是（）的一个牌号，其成分为（）合金系，可制造（）。． 12．黄铜低温退火的目的是（）。

13．钛有两种同索异构体，在882.5℃以下为（），在882.5℃以上为（）。14．钛合金根据其退火状态下组织可分（）、（）和（）三类。

三、问答题

1．有色金属及其合金的强化方法与钢的强化方法有何不同？

2．试述铝合金的合金化原则。为什么Si、Cu、Mg、Mn等元素作为铝合金的主加元素?而Ti、B、RE等作为辅加元素？

复合材料土木工程 第6篇

关键词：工程造价；土木工程材料；教学改革

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2012）09-0035-02

工程造价专业是以经济学、管理学为理论基础，以工程项目管理理论和方法为主导的社会科学与自然科学相交的边缘学科。主要是为建筑施工企业、建筑工程预算编制单位培养具备工程造价管理知识的应用型技术人才[1]，更好地解决造价就业压力；其核心是工程概预算，即根据不同设计阶段设计文件的具体内容和有关定额、指标及取费标准，预先计算和确定建设项目的全部工程费用。

一、土木工程材料课程在工程造价专业培养中的地位

在影响现行工程量清单计价的诸项费用因素中，材料费用占有举足轻重的地位。土建工程中的材料费用占直接工程费（工料机）的70％左右，占总造价的60％左右，其中首要材料如钢材、水泥、预拌混凝土、构件、门窗、防水材料等占材料品种的20％，却占材料总费用的80％。土木工程材料的合理选择将直接影响工程造价、工程进度和工程质量。为此，工程业主、工程服务方非常注重材料的合理使用，在纷繁复杂、瞬息万变的材料市场中，工程造价专业培养出的工程技术人员能够准确地获取符合工程特性且绿色、环保的土木工程材料价格成为清单报价的核心问题。但材料的地域性强，发展更新速度快，目前使用的大部分土木工程材料能耗高、回收率低，国家已开始限制劳动密集型高资源消耗材料的生产与应用，这也突显出传统土木工程材料合理使用的迫切性，以及环保型新型材料在工程中应用的重要性[2]。因此，在工程造价人才培养中不仅要认识传统土木工程材料的性能、特点，还必须掌握现阶段下新型材料的发展趋势以及不同地区对土木工程材料的选择性应用。

二、课堂教学内容的改革要点

以内蒙古科技大学工程造价专业土木工程材料课程为例，现采用的教材是武汉理工大学出版社出版，宋少民、孙凌任主编的《土木工程材料》第二版，先修课程为建筑制图、理论力学，后修课程为房屋建筑学、材料力学，需要进行改革完善的地方体现在以下几个方面。

（一）钢材、水泥和混凝土材料章节

1.钢材章节：讲课重点放在建筑钢材的品种和选用上，针对高层钢结构，着重介绍轧制新品种型钢-H型钢、T型钢、压型钢板、拱形波纹钢板以及钢混组合结构；钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构方面，着重介绍热轧钢筋、预应力混凝土用钢丝、钢绞线，并强调钢材的防腐蚀和防火。在讲解过程中，配合相应的工程实例图片，给学生以直观深刻的印象。

2.水泥章节：重点集中在各品种水泥的选用、应用特性、造价及固废利用上。以六大类通用水泥的选用为例，启发学生自主思考，针对具体工程实例选用水泥，并对性能和造价进行衡量；混合材料的使用方面着重讲解粉煤灰和矿渣，联系最新研究进展，介绍粉煤灰和矿渣的大掺量使用原则，并考虑造价的影响；油井、海港等特殊工程选用水泥时应对比特种水泥与通用水泥的应用效果，引进先进技术提高结构物耐久性的同时，注重绿色环保。

3.混凝土章节：加大特种混凝土和高性能混凝土的教学力度。我国的工程设计已开始与发达国家接轨，引入全寿命设计概念，出台相应的混凝土耐久性设计与施工规范，重要工程的设计逐步由强度设计转向耐久性设计。泵送混凝土、喷射混凝土等特殊施工工艺的混凝土应着重介绍；高强混凝土、高性能混凝土、超高性能混凝土等先进技术应鼓励学生自主学习，查阅相关文献，引导有兴趣的学生进行创新课题的申报。

（二）墙体材料章节

详细讲解新型墙体材料包括多孔砖和空心砖、砌块及板材，并与形势和最新的研究相结合。内蒙古自治区呼和浩特市和包头市于2008年年底被列入第二批禁止使用实心粘土砖的城市，鄂尔多斯市于2009年被列入第三批限时禁止使用实心粘土砖的城市，取而代之的是多孔砖和空心砖，应引导学生发现周围施工现场墙体材料的选用，找出多孔砖和空心砖各自的适用范围；在砌块方面重点介绍轻集料混凝土砌块、加气混凝土及泡沫混凝土砌块，说明其与框架结构、框剪结构的联系；在板材方面，着重介绍外墙外保温系统中有机泡沫板和无机保温板各自的优势和发展前景，并通过火灾实例说明国家对外墙外保温防火性能要求的不断提高，公安部消防局已于2011年3月份要求民用建筑外墙外保温防火等级为A级，在此形势下，外墙外保温系统该何去何从是值得学生深入思考的问题；增加钢丝网水泥类夹芯复合板材和彩钢夹芯板材的教学内容，这两种复合板材的应用范围较广，但有优点也有缺点，在让学生认识其构造的同时，鼓励其思考如何对这两种板材进行改进。

（三）装饰材料章节

鉴于部分学生毕业后首先接触的造价工作是装饰工程预算，应增加装饰材料的大纲学时数，并打破教材中塑料和装饰材料的章节限制，使学生认识建筑陶瓷制品中的釉面砖、墙地砖、陶瓷锦砖、卫生陶瓷和琉璃制品等[3]；认识建筑铝合金制品中的铝合金门窗、铝合金板、塑铝板等[4]；塑料中重点介绍在基础工程中使用的塑料排水板、隔离层、塑料土工布和加筋网等[5]；对涂料的认知与市场品牌进行联合；重点了解玻璃幕墙的使用效果及安全玻璃中钢化、夹丝、夹层玻璃的应用，并了解光致变色、电致变色等智能化玻璃。

（四）增加功能材料和绿色智能化材料章节

1.功能性土木工程材料。在防水材料方面，根据市场需求，淘汰沥青油毡的内容，加强SBS、橡胶改性沥青卷材与高分子聚合物卷材的教学；在保温隔热材料方面，在介绍EPS、XPS、PF、PU板的基础上，对比加气混凝土、泡沫混凝土、无机保温砂浆、胶粉聚苯颗粒保温砂浆及矿渣棉、岩棉在实际应用中的优缺点；在吸声、隔声材料方面，掌握不同场合对吸声、隔声波段的不同要求[6]。

2.绿色智能化土木工程材料。在绿色材料方面，以介绍目前我国正在开发的和已经开发的绿色建材和准绿色建材为主，包括以废渣类物质如粉煤灰、矿渣、炉渣、煤矸石等为原料生产建材；旧结构物混凝土的再生利用技术；以工业废石膏如脱硫石膏、氟石膏、磷石膏代替天然石膏；以废塑料、废橡胶及废沥青等生产多种土木工程材料。在智能化材料方面，介绍相变材料、智能皮材料，并利用上海世博会建筑介绍智能材料的应用。

三、实验教学内容的改革要点

工程造价专业的学生在利用实验课程培养动手能力的同时，还应培养其经济分析意识。

（一）在混凝土配合比实验方面

以工程造价专业一个班学生40人为例，分为5组，每组根据已知条件以及配合比设计方法各自计算配合比，可自由选择添加外加剂和矿物掺和料，机器搅拌或人工搅拌，要求成型混凝土试块，并按照和易性满足要求的材料用量计算出每立方米混凝土的原材料用量，通过市场调查或询问得到原材料的价格，进而计算每立方米混凝土的直接工程费。鉴于实验的难度，两个组或者三个组可联合制定一个实验方案，费用的计算方法由教师给出，目的在于让学生体会控制材料造价的重要性。

（二）在水泥实验方面

造价作为一个以咨询为主的行业，从业人员应熟练掌握各种材料的辨别和应用。因此，在对比各种不同种类的水泥性能之前，应给学生介绍水泥的辨别方法，如包装上硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色字体印刷，矿渣硅酸盐水泥采用绿色字体印刷，火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥采用黑色字体印刷；要求学生通过性能对比实验进一步了解不同的工程对水泥品种的要求；验证理论知识中学过的掺混合材料水泥的性能特点，并通过市场调查做出造价对比分析表。

（三）在砂、石实验方面

应重点强调材料的地域性。以河砂、海砂、山砂及标准砂的对比为例，引导学生思考包头地区适合使用山砂而不适合使用河砂、海砂的原因，其开采和运输费用是如何计算的；若是可使用河砂，但须淡水冲洗降低其含泥量，此时的成本应如何进行控制；实验中应不断对学生提出问题，要求学生通过各种途径自行作答。

土木工程材料课程共40学时，其中理论教学32学时，实验教学8学时，对于工程造价专业，要求学生掌握、熟悉、了解的知识点多且全面，在进行上述课堂内容和实验内容的改革后，课时安排更加紧张。因此，部分讲授内容转为学生自学，以撰写论文的方式考核其学习效果，包括水玻璃、特种砂浆、石油沥青和乳化沥青、沥青混合料的部分以及胶黏剂；部分实验内容转为演示实验，包括防水卷材实验、沥青及钢材实验。

总之，工程造价专业土木工程材料课程改革的核心是根据行业特点，具体设置教学内容；跟踪材料发展前沿，及时更新教学内容；围绕工程实际应用，培养学生的综合应用能力；教学过程应体现材料在工程造价中的重要性。

参考文献：

[1]李杰，刘元芳.工程造价专业应用型人才培养标准的研究[J].福建工程学院学报，2009，(7).

[2]李友群，刘勇健等. “土木工程材料“课程在商品混凝土搅拌站的生产实践教学探讨[J].广东工业大学学报：社会科学版，2009，(9).

[3][4][5]宋少民，孙凌.土木工程材料[M].武汉：武汉理工大学出版社：2010，257-266.

复合材料土木工程 第7篇

FRP (fiber reinforced polymer, ) 是由高性能纤维与基体按一定比例并经过一定工艺复合形成的一种高性能新型材料。这种材料从20世纪40年代问世以来, 在航空、航天、船舶、汽车、化工、医学和机械等领域得到了广泛的应用。近年来, FRP作为一种高性能新型结构材料, 以其高强、轻质、耐腐蚀等优点, 开始在土木与建筑工程结构中得到应用, 并受到广泛的关注。

目前常见的纤维种类有玻璃纤维、硼纤维、碳纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维 (包括碳化硅纤维和氧化铝纤维) 、聚烯烃纤维、PBO (一种高分子有机材料) 纤维以及金属纤维等;常见的基体有树脂、金属、陶瓷和碳素。目前土木工程结构中常用的FRP材料主要是树脂基体的碳纤维 (carbon fiber) 、玻璃纤维 (glass fiber) 和芳纶纤维 (aramid fiber) , 分别简称为GFRP、CFRP和AFRP, GFRP即通常所说的玻璃钢。

1942年, 美国军方用GFRP制成雷达天线罩, 这是FRP第一次充当结构材料[1]。20世纪六七十年代, FRP开始应用于民用结构。1968年, 为防止空气中氯盐的侵蚀, 英国的土木工程师在利比亚港口城市班加西的一个货仓中, 试验性的采用GFRP板和铝质骨架组合的墙板作为围护结构心]。1970年, 在英国利物浦又建成了一座GFRP连续梁人行天桥, 跨径为10m。

1958年, 我国因钢材短缺, 曾探索过用GFRP筋代替钢筋的研究。20世纪七八十年代, FRP在结构工程中的应用与研究逐渐增多。1972年在云南建造了一座直径为44m的球形GFRP雷达天线罩。1982年在北京密云建成了跨径20.7m GFRP简支蜂窝箱梁公路桥, 设计荷载等级为汽-15、挂-80, 并进行了现场荷载试验, 这是国际上第一座GFRP公路桥。此后, FRP材料, 尤其是价格比较便宜的GFRP, 在工结构程中应用的范围越来越广。但是这些应用大多数都是附属性、临时性的构件, FRP材料的优越性能没有得到充分发挥, 即使用FRP作为结构材料也都是尝试性的, 没有形成规模。同时, 多数的土木结构工程师不了解FRP材料性能和设计方法, 大大限制了它在土木工程结构中的应用和推广。

2 FRP复合材料在土木工程中的实践效果

2.1 用于结构加固

我国对FRP加固技术的研究始于1997年, 中冶建筑研究总院有限公司 (国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心) 于1997年10月进行了国内首批外贴碳纤维布加固梁试验。随后在短短几年中, 外贴FRP片材加固技术已成为全国土木建筑行业研究和应用的热点, 很快为市场所接受, 而市场的扩大使材料的成本大幅下降, 这为FRP材料在建筑中的应用发展提供了更大的可能, 在我国已迅速发展成为建筑结构补强加固的主要技术。至2012年, 国内从事FRP试验研究及技术开发的科研单位几十所, 用于土木建筑行业中的碳纤维制品生产销售的厂家几十个, 从事于碳纤维加固补强的专业公司上百个, 已经形成了相当大的研发、生产、设计、应用的社会群体。

目前FRP材料在土木建筑中的应用以加固钢筋混凝土结构为主, 加固的形式又以外贴FRP片材为主, 但FRP技术在砌体结构、钢结构、木结构中的应用, 以及采用FRP筋材、网格材、预应力FRP片材加固技术的应用已有很多, 新的应用形式、新的产品、新的规范规程的研究正在世界各地广泛开展。

2.2 FRP筋在新建结构中代替钢筋

传统钢筋混凝土结构中配置非预应力和预应力钢筋, 在处于恶劣环境条件时, 如干湿交替、化学介质等作用下, 极易引起钢筋的腐蚀, 严重影响结构的耐久性和适用性, 甚至导致结构承载能力的降低。相比之下, 防腐性能好、粘结性能与钢筋相差不多且抗拉强度高的FRP筋成为代替钢筋的一个较好选择。

20世纪80年代初开始, FRP筋逐渐大量应用于有特殊性能要求的结构物中代替钢筋, 如有磁共振医疗设备的建筑及海堤、工业厂房屋面板等受严重化学侵蚀的结构物中。1985年, 美国San Antonio医院大楼的MRI设备的桩、柱和梁中均采用了GFRP筋。1986年, San Antonio的大学建筑中的边墙和钢筋混凝土梁中配置了GFRP筋。FRP筋的另一个应用对象是岩土工程, 目前已用于因潮汐变化等干湿交替的挡土墙、地基锚杆及地铁沉井等工程中。

2.3 FRP结构及组合结构

由于FRP材料具有高强、轻质、耐腐蚀等优点, FRP结构和FRP组合结构的应用也日益受到工程界的重视。

(1) 早期试验性的FRP结构

20世纪60年代, 英国已开始生产GFRP复合材料的屋盖结构, 运往中东和北非建造使用, 1968年一个采用GFRP夹心板与铝质骨架的圆顶结构建于利比亚Bengazhi;1972年阿联酋的Dubai国际机场, 采用GFRP伞状屋顶。20世纪70年代及80年代初期, 英国的一些建筑采用了GFRP作为除梁柱以外的承重或半承重构件。1974年, 第一个全复合材料建筑在英国Lancashire落成, 外形为三棱锥体组成的空间结构。早期的FRP结构, 大多带有一定的试验性质, 尚未在土木工程中形成规模。

(2) 桥梁工程中的FRP结构构件

随着FRP生产技术和产品形式的迅速发展, FRP结构在桥梁工程中得到迅速发展。英国、瑞士、丹麦、日本、美国及中国等国家, 均成功建造了一系列全FRP结构的人行天桥。同时, FRP结构也被应用于承受较大反复动载的公路桥梁中。1982年, 我国在北京密云建成了一座跨径为20.7m的GFRP蜂窝箱梁公路桥。1994年, 英国建造的Bond Mill桥采用GFRP拉挤型材组合而成, 是一座可通过40t卡车的活动桥。1996年, 美国堪萨斯州Russell架起了第一座采用FRP桥面板的公路桥。此后不到十年的时间里, 采用FRP桥面板的中小型桥梁在美国已有数十座。FRP桥面板还被用于替换老化的混凝土桥面板。此外, FRP索还可替代钢索用于斜拉桥和悬索桥。

3 FRP复合材料在土木工程中的实践展望

众所周知, FRP作为一种新型的结构材料, 已经广泛的应用于土木工程中, 其所具备的多种优良的特性, 也使其成为了应用前景较为广阔的、有待于我么进一步探索与研究的材料。由于FRP复合材料在我国土木工程具体实践中应用的十年还较短, 因此, 我们在很多方面还没有积累出较成熟的经验, 包括理论和实践。在未来一段时间内, 不断的提高FRP材料的性能以及降低其成本造价是亟待行业内诸多人士共同探索的一个重要课题, 以便利于FRP材料在土木工程中得到越来越多的推广与应用。

参考文献

[1]丁亚红, 郝慧敏.FRP加固技术研究概述[J].工程抗震与加固改造.2012 (02) .

土木建筑工程中纤维复合材料的应用 第8篇

1纤维复合材料在土木建筑的优势

纤维复合材料具有可设计性, 较高的比强度和比刚度, 抗疾劳性、抗化学反应及抗腐蚀性良好的抗震性等。纤维复合材料之所以能够在土木建筑中得到广泛使用, 与其自身的材料优势有着密不可分的关系。

( 1) 纤维复合材料有着较强的应用性。纤维复合材料由于兼顾基体材料和增强材料的材料优势, 因此其性能既能够保持原有材料的某些特性, 又能够将组合材料的材料优势充分发挥出来, 这种材料特性使得纤维复合材料与其他单一建筑材料相比, 有着极为广泛的应用范畴, 因此能够在很大程度上满足各类土木建筑结构的设计要求, 满足土木建筑项目的建筑要求。

( 2) 纤维复合材料较强的抗疲劳性与耐久性。 一般来说金属的疲劳强度为拉伸强度的40% ~ 50% , 而纤维复合材料的疲劳强度则为其拉伸强度的70% ~ 80% , 因此纤维复合材料有着更高的抗疲劳性, 在土木建筑当中会表现出更好的建筑性能, 满足土木建筑的设计要求, 提升建筑项目的质量与水平。传统建筑材料, 例如钢筋, 其易与空气发生化学反应, 造成建材耐久性与使用性能的降低, 使得土木建筑难以发挥应有的作用, 而绝大部分纤维复合材料具有较强的抗氧化性能, 材料性质较为稳定, 有着较强的使用寿命, 可有效提升木土建筑的耐久性。

2纤维复合材料的应用原则

(1) 纤维复合材料在土木建筑中的应用必须要遵循科学性的原则。只有从科学的角度进行对土木建筑设计的规划, 从纤维复合材料性质、土木建筑建设流程的制定以及生产硬件与软件构成式等多个方面进行细致而全面的考量, 才能够最大限度保证纤维复合材料在土木建筑中的应用能够满足土木建筑项目生产实践的要求, 只有在科学精神、科学手段、 科学理念的指导下, 才能够以现有的技术条件为基础, 进行纤维复合材料在土木建筑中高效应用的科学探索与研究。

(2) 纤维复合材料在土木建筑中的应用必须要遵循易操作的原则。由于土木建设项目大多位于城市边缘或者郊区, 其操作环境较为简陋, 难以实现土木建筑项目中纤维复合材料的细致处理与操作。因此为了适应这一现实状况, 就要尽可能增加土木建筑项目中纤维复合材料使用方案中的容错率, 减少外部环境对纤维复合材料使用实践活动的影响。同时由于从事土木建筑实践活动的工作人员专业水平不足, 而大多数土木建筑建设工作又由他们承担, 因此纤维复合材料使用方案必须进行简化处理, 降低操作的难度, 使得在较短时间内, 可以进行批量操作, 满足土木建设工程设计规划的要求, 保证土木建设开发项目进行的速率, 使纤维复合材料使用方案在实践中顺利完成。

(3) 纤维复合材料在土木 建筑中的应用必须要遵循实用性原则。土木建设项目作为一项重要的人类活动, 经历了从无到有, 从小到大的过程, 而这一过程的实现就需要雄厚资金的支持。从实际来看, 资金的稳定供应与否能够直接影响到土木建筑项目的质量与水平, 因此纤维复合材料在土木建筑中的应用必须要遵循实用性的原则, 最大限度减少纤维复合材料使用方面的成本投入, 从而能够将更多的资金利用于其他方面, 保证土木建设项目的顺利进行。

3纤维复合材料的应用方法与途径

纤维复合材料在土木建筑中的应用要在相应原则的指导下, 从多个方面、多个层次, 采用多种手段, 实现纤维复合材料在土木建筑中的科学高效应用, 以此来提升我国土木建筑项目的质量与水平, 满足社会经济发展的实际要求。

加强工程管理与监督机制, 根据实际需要, 制定科学高效的施工建设计划, 将纤维复合材料的质量控制放在工程建设的首位, 在保证结构强度的前提下, 加快建设速度, 在保证纤维复合材料土木建筑结构质量的同时, 最大限度降低开发项目施工建设所需要的时间, 从而降低纤维复合材料土木结构前期出现质量问题的机率, 保证其使用效果, 提升建筑工程质量。同时加强相关从业人员的培养, 通过高素质的职业人才, 实现纤维复合材料使用的科学性, 减少因人为因素所造成的损失, 充分发挥专业技术人才在工程建设中的作用, 从人才层面提升我国建筑行业的水平, 促进其健康发展。

4结语

综上所述, 纤维复合材料的有效应用在保证建筑企业发展速度与规模的同时, 也保证了开发建设项目的质量, 其从建筑层面促进了我国经济的进一步发展, 保证了我国城市化进程的深度与广度。

参考文献

[1]付杰.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用[J].商品与质量, 2015, (3) .

[2]石慧敏.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用进展[J].农家科技旬刊, 2014, (1) .

复合材料土木工程 第9篇

1 纤维复合材料的优势

1.1 性能可设计性

当把纤维复合材料用做结构材料的时候, 他可以达到单一材料所不能达到的要求, 因为他不仅包括基体材料, 还包括增强材料, 属于结合体, 在性能方面可以保持原材料的特点, 而且还能发挥组合后的新性能, 最重要的一点是可以根据结构的需要来设计。

1.2 过载安全性好

纤维复合材料含有大量独立的纤维, 当过载的时候, 复合材料中可能会有少量的纤维断裂, 在这种情况下, 载荷会快速的被分配到没有损坏的纤维上, 这样就不会造成工程中的构建在失去承载能力的时候瞬间断裂。

1.3 良好的抗化学反应和化学腐蚀性

像钢筋这种传统的建筑材料没有抗腐蚀性, 尤其在近海的建筑工程中, 很容易就与空气、海水以及污水产生化学反应, 这样就不能发挥建筑材料的作用, 造成巨大的经济损失。多数的纤维复合材料都有很好的绝缘性, 使用这种材料所制作的构件具有良好的抗化学反应和化学腐蚀性的能力。

1.4 良好的抗震性能

纤维复合材料不容易出现共振, 在通常的加载速度以及频率条件下不会快速断掉。由于所存在的界面比较大, 一旦有震动, 靠着强大的振动阻尼性, 会快速衰减。

1.5 高的比强度和比刚度, 抗疲劳性好

碳纤维T300/环氧5208是一种纤维复合材料, 他的比强度是铝的6.3倍, 是钢的5倍, 他的比钢度是铝的4.16倍, 所以在建筑施工中使用纤维复合材料不仅能够降低工程的复杂性, 还能够大大缩短工期。纤维复合材料抗疲劳性也很好, 普通金属的疲劳强度是拉伸强度的40%~50%, 一些纤维复合材料可以达到70%~80%。

1.6 智能性, 欣赏性

如果使用智能的纤维材料, 还可以使结构也智能化, 比如梁使用智能复合材料来制作, 在热电的控制下, 能够产生形状的变化, 改变梁的固有振动频率以及固有刚性, 延长建筑物的寿命。优于材料材料纤维是柔软的, 树脂是可以流动的, 所以产品的形状不会受到限制, 还可以任意着色, 达到结构与美学的统一。

2 纤维混凝土复合材料

在建筑施工中, 水泥混凝土是重要的材料, 水泥的脆性大, 抗冲击性以及抗拉的强度都比较低, 所以在水泥的基体中加入钢纤维、碳纤维以及智能纤维形成的复合材料强度高、韧性高、智能化。

2.1 纤维增强混凝土

纤维增强混凝土是把力学性能好, 抗碱性强的合成纤维与混凝土结合在一起, 从而改善混凝土的物理性能以及力学性能, 提高混凝土的使用价值。其理论基础来源于纤维阻裂机理 (或称纤维间距理论) 和复合材料机理。这两种理论的提出极大地促进了纤维混凝土的发展。1970年初, 钢纤维增强复合材料作为最早的纤维增强水泥和混凝土实用化产品应用于土木工程中, 而后相继出现了玻璃纤维混凝土、Aramid纤维混凝土、Kelver纤维混凝土、C纤维增强混凝土, 其中以C纤维增强混凝土性能最优, 具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐自然温差性能, 在强碱环境下具有稳定的化学性能、持久的机械强度和尺寸的稳定性。用碳纤维取代钢筋或钢丝, 可消除钢筋混凝土的盐水降解和劣化作用, 使建筑构件重量减轻, 安装施工方便, 缩短建筑工期。碳纤维还具有震动阻尼特性, 可吸收震动波, 使防地震能力和抗弯强度提高十几倍。

2.2 功能、智能混凝土

现代社会科技发展迅速, 人们对建筑物的要求也越来越高, 混凝土的材料不仅要能够承受荷载, 还要智能化, 多功能化。纤维复合材料在混凝土当中应用有:温度自调节混凝土、屏蔽磁场水泥基复合材料、损伤自诊断混凝土、导电水泥基复合材料等。

2.2.1 温差水泥基复合材料

该材料的制备机理是将切短的碳纤维适量掺入混凝土材料中使其具有热电效应:即温差电动势E与温差$t之间在最高温度为70e, 最大温差为50e的范围内存在稳定的线形关系。利用这种特性该混凝土材料能实时监测建筑物内外和路面表层、底层的温度变化以及为建筑物提供电能。

2.2.2 屏蔽磁场水泥基复合材料

不管是路面还是建筑物都必须具有屏蔽磁场的功能, 为了让它们具有这种功能, 一般情况下会在混凝土当中加入钢纤维, 形状是曲别针的形状, 从而达到屏蔽的作用。通过研究表明, 在混凝土当中加入5%体积的曲别针就能够达到屏蔽磁场的效果。

2.2.3 应变自感应混凝土

这种纤维混凝土是把碳纤维等等均匀掺入水泥当中, 从而让水泥具有应变自感的功能, 可以自己感知内部的应力以及损伤的程度, 从而敏感地检测压、拉、弯等状态的内部情况。

2.2.4 水泥基屏蔽电磁波复合材料

这种纤维水泥复合材料是在水泥基中加入纤维 (如碳、铝、钢等) 来获得屏蔽电磁波的功能。日本学者采用纤维毡作为吸附电磁波的功能组分, 制作了轻质兼有防震功能且对电磁波吸收可达90%以上的幕墙。此外, 文献表明该类型纤维复合材料, 不仅有屏蔽电磁波的功能, 还能用于近年发展起来的智能交通系统导航。

由于传统材料如钢、混凝土、木材受自身特性的限制而无法在修复中使用, 同时, 由于地球上的材料资源是有限的, 天然建筑材料已出现不足, 各国都在努力开拓轻质、高强、多功能的人造材料。所有这些都为纤维复合材料应用于土木建筑工程提供了广阔的前景。

参考文献

[1]李贵国, 赵轶玲, 尹冬岭.碳纤维复合材料在工程中的应用与发展[J].低温建筑技术, 2002, 3.

[2]吴海军, 陆萍, 周志祥.CFRP在新建桥梁中的应用与展望[J].重庆交通学院学报, 2004 (1) :1-4.

[3]郑代华, 杨庆生.复合材料在土木工程中的应用现状[J].北方交通大学学报, 1999, 23 (4) .

[4]Dai Gil Lee, Jin Kook Kim, Hak Sung Kim, et al.Hybrid propeller shaft of metal and composite material and method of manufacturing the same, 2004.

“土木工程材料”实验课程教学探讨 第10篇

关键词：土木工程材料,实验课程,综合创新

一、引言

随着我国建筑、交通和煤矿行业的快速发展, 土木工程人才激增, 对土木工程人才培养提出了更高要求。既要有扎实的专业理论, 又要有良好的实践能力, 才能满足社会主义现代化建设需要。土木工程本科教学实践证明, 高水平实验教学有助于学生掌握基础知识、增强感知和提高实践能力。

《土木工程材料》课程是土建类专业基础课, 由理论、实验两个环节组成, 其实验课是学生实践的主要渠道。基于我校卓越土木工程师人才培养计划及土木工程专业本科教育评估要求, 结合土木工程实验教学示范中心的建设目标, 原验证性实验教学已不适应人才培养的要求, 需要对实验教学进行革新。

二、土木工程材料实验课程特点及现状

1.实验项目多, 周期长, 学时少

由于土木工程材料种类多, 实验项目多, 内容繁杂, 授课周期长。鉴于我校土木工程材料课程学时少 (32学时) , 专业课难以完成, 往往压缩实验课时 (8学时) , 连常规材料实验都难满足, 更何况进行所有材料实验。比如水泥、混凝士等材料研究是做试件、养护、测试, 而且测试组数多, 所以实验周期长。因此, 在实验教学中必须着重考虑学时问题, 统筹合理安排, 以保障正常实验课程的进行。

2.内容陈旧, 缺乏联系实际, 创新少

目前, 土木工程材料实验课以验证性实验为主, 缺乏综合设计实验项目, 不利于培养学生综合创新能力。且建筑材料水泥、混凝土性能实验研究模式单一, 内容陈旧, 导致学生学习兴趣低。因此, 在做材料基础性能实验时, 要适当添加新材料、新技术的实验, 充实实验内容, 加强创新能力培养。例如人们关心的高性能混凝土问题, 掺加外加剂对混凝土性质的影响, 以及使用带来的环境问题等。

3.学生多, 师资不足, 仪器设备少

由于扩招导致实验师资队伍紧缺, 在职工所占比例过低, 专任教师偏少, 实验教师身兼数职, 负担重, 精力不足, 严重影响教学质量;加之设备仪器硬件设施有限, 一般是大班上课, 教师演示, 学生看, 操作机会少, 导致学生动手能力差。鉴于集体上课, 学生不重视, 严重影响教学效果。师资、设备是实践教学的基础, 加大投入, 提高意识, 实验教学质量才能上高台。

4.实验教学评价体系、规章制度不完善

在实验室建设中往往重视物的投入, 忽视人的作用, 实验室不单是设备仪器和实验大楼, 实际上是资源的集合体。多数高校对教师评价以科研、论文为主体, 教师时间和精力主要放在科研上, 缺乏合理教学评价。特别是扩招后学生数量大幅增加, 师资、设备仪器、实验室管理纷乱, 一定程度上影响了实验教学。只有合理配置教学资源、提高教学质量, 满足培养综合创新人才的要求, 才能建好实验教学评价体系。

三、土木工程材料实验课程的优化措施

1.优化实验教学内容和教学模式

土木工程材料课程涵盖专业较多, 教学中必须结合专业自身, 优化教学内容。如将原来“砂石实验”与“混凝土和易性—强度”综合, 并与混凝土配合比设计结合, 使之成为一个综合设计实验。以“综合设计”模式替代“验证”模式, 打破教学形式呆板, 学生处于被动状态。针对道桥、建筑、给排水专业分别增设“沥青混合料”“木砖性能”“管材性能”实验等。由于实验学时少, 且有些实验持续时间长, 无法保证课内全部完成。采取课内、外实验相结合模式, 利用课余时间完成实验, 扩大学生视野。

与理论教学相比, 实验教学操作性强, 更宜采用多媒体教学, 既可以提高学生兴趣, 又能把校内、外实习基地相结合, 使学生切身体会实际问题, 突出实践创新能力的培养。

2.加强综合创新性实验

土木工程材料实验大都是水泥、砂石等常规试验, 如水泥细度、标准用水量、砂石筛分实验等。在把握基本实验原则下, 强调综合, 鼓励创新。综合创新实验的重要特征是发挥学生主体性, 内容要有深度。例如, 混凝土配合比实验整合了粗、细骨料性能, 拌合物和易性调整、立方体抗压强度等多项实验, 涉及多个知识点, 成为一个完整、连贯性很强的综合设计试验。在上述实验基础上, 针对建筑研究热点, 就再生混凝土、无损检测、建筑节能等内容, 提倡学生进行实验研究。由老师出题, 学生选题, 并独立完成实验各项步骤, 以此加强创新能力的培养, 增强学生专业认识, 继而实现提高教学质量目标。

3.建立新的实验教学评价体系

以往实验教学都统一纳入理论教学中, 对实验教学没有任何评价, 只要学生考好试就能拿高分, 严重影响了实验质量。对此, 完善实验教学评价体系, 教师依学生实验表现和成果, 综合评价实验成绩, 再按一定比例计入最终成绩, 该制度的实施鼓舞了学生对实验的兴趣, 主动和教师联系做实验, 不但掌握了理论知识, 而且提高实验技能。教学中教师和学生是主体, 尤其是学生, 最有资格评判教学质量。同时师生在教学中角色不同, 对问题的判断也不同。因此, 宜采用学生、同行、领导及教师自我进行综合评价, 以实现教学质量评价可靠度。实验教学质量评价体系中设有教风、业务能力、教学文本、教学质量、教学管理、教学改革六项指标, 促成了以考查实验教师教学质量为核心的新体系建立。

4.加强实验室建设与实验教学资源的投入

设备是实验教学改革的基础, 是提高实验教学质量的硬件。士木工程材料品种多, 材料发展日新月异。因此, 实验室还应设置更新材料样品, 便于直观教学。增置多媒体设备, 方便演示, 使学生充分了解实验过程和方法, 拓展学生知识面, 达到实验教学的基本要求。同时加强管理, 健全体制, 我院实验中心实行院、系两级管理, 学院负责指导, 中心实行主任负责制。要建设好实验室, 充分发挥实验培养学生创新功能, 不仅需要仪器设备, 更需建设一支高水平、高素质、结构合理的实验队伍, 尽量保持实验队伍的稳定。通过学习、考察等方法让教师接触工程实践, 深入单位学习, 提高实验队伍的素质。总之, 实验室建设将是一个不断完善的过程。

四、结语

实验教学是高等教育中培养学生实践和创新能力的重要途径, 是完成高等教育人才培养目标的重要教学环节。鉴于土木工程材料实验课存在的一些问题, 如何有效地组织和实施实验教学。近年来, 笔者以培养学生综合设计创新能力为目标, 不断优化教学内容和模式, 完善实验教学评价体系, 加强实验室建设投入, 使学生科学实验能力及教学质量得以提高。

参考文献

[1]金南国, 钱匡亮, 孟涛.高校土木工程材料实验教学单独设课的探讨[J].实验室研究与探索, 2009, 28 (9) :111-112.

[2]吴芳, 周代军.提高土木工程材料课程实验教学质量的思考[J].高等建筑教育, 2010, 19 (2) :125-127.

[3]邓夕胜, 王泽根, 李璐.土木工程材料实验教学改革与实践[J].高校实验室工作研究, 2009, 99 (1) :7-8.

复合材料土木工程 第11篇

摘 要：在素质教育背景下，为适应国情和现代社会发展的需要，结合《土木工程材料》课程特点，在人才培养模式、教学手段及教学方法等方面进行了一系列的改革尝试，提高学生工程实践能力和创新素质，有效地提高了教学质量。

关键词：素质教育 土木工程材料 课程改革

中图分类号：TU5-4

0.引言

素质教育是在我国全面建设社会主义的关键时期这一背景下提出的，目的在于促进人的全面发展，以适应社会发展的实际需要。近年来我国高校的教学改革几乎涵盖了所有的学科，其中关乎人才培养质量的问题已经成为高校最关心的改革课题。《山东省教育事业“十二五”规划》中提出要加快调整高等教育人才培养结构和培养模式，深化教学改革，围绕教学内容、课程体系、教学方法、教学手段等方面开展教育教学研究，加强学生“创新思维、创新能力、创业精神和能力”的培养。

《土木工程材料》课程是土木工程专业的一门核心专业基础课。要求学习者掌握常用土木工程材料的性质及应用的基本知识，为结构、施工等后修专业课程提供土木工程材料的相关知识，并为今后从事专业技术工作时能够正确选用、合理使用材料打下良好的基础，同时获得土木工程材料质量检测的基本技能训练[1]。该课程主要阐述石灰、石膏、水泥、砂石材料、混凝土、钢材、沥青与沥青混合料等主要土木工程材料的基本知识、基本理论和基本技能。该课程内容范围广，各知识点相互联系紧密但独立性强，大多为传统的材料，新型建筑材料介绍少，整门课程的系统性、逻辑性、连续性较差，学生在学习过程中容易感到枯燥乏味，学习兴趣不高。如何响应山东省教育厅的文件，做到全面推进素质教育，根据不断发展变化的社会需求及学生成才的需要，创新课程建设，加快课程开发，建设特色课程，本文对《土木工程材料》这门课程在人才培养模式、教学手段、教学方法等方面进行了一系列的改革探索。

1.構建人才培养模式

积极推进课程改革是革除现行课程自身的弊端、全面实施素质教育的需要。深入研究面向社会就业的人才培养方案的制订、修订及优化工作，做到人才培养目标的多元化，其中教学内容的改革是通过课程体系的改革和教材建设来实现的。

以培养学生的综合素质和创新能力为突破口，通过课内试验和课外实践提高学生的实践能力。课程教学应该在保持原有特色的基础上，进行调整与优化，调整教学内容，明确教学重难点，保持教学内容的前沿性。传统的《土木工程材料》教材中，石膏、水泥、砂浆、混凝土等传统建筑材料讲得多，占用了大量的学时，而对新材料、新技术、新的研究成果学时安排的少，课堂安排基本上是了解内容，只做简单介绍或是让学生自学，效果不是很理想。土木工程专业学生学习土木工程材料课程的目的，不仅仅为了选择与使用现有的传统材料，还需要不断地开发认识新型的土木工程材料以满足新的结构需要。要精选教学内容、突出重点、适当加深理论、引入科学发展新成果的教学内容改革，使学生集中精力掌握课程最基本的知识和最基本的能力，提高学生听课的兴趣。既要保证学生学到最必需的知识，打好扎实的基础，又要让学生有一定的时间与精力去独立思考、发现问题和解决问题，利于培养学生的创造能力。

2.教学手段的改进

结合课程的目标和要求，主要以多媒体课件与板书相结合的方式，并配以土木工程材料课程网站资源供学生下载使用。

针对每章内容，研究并自行设计开发内容多样的多媒体课件。具体内容包括：每章课程的目的、上次课重点内容回顾、本次课重难点、课堂中典型例题、课后布置作业内容、综合练习题题目等。为适应未来的要求，也要有选择地及时向学生介绍，以使学生对国内外的材料发展动态有个基本了解，对国民经济建设与发展规模大致心中有数，保证教学始终追踪科技发展前沿。

3.教学方法的改革

根据教学内容的不同，教师通过各种灵活的教学方法完成教学。在选择教学方法中，根据教学任务、教学内容和教学条件等方面考虑。

3.1问题式教学法

每章开篇提出问题，为什么要了解研究？有什么好处？如何研究？一步一步用问题激发学生学习的兴趣，引导学生积极思考，对于相对较大的问题，将其层层分解，变成一系列小问题，引导学生顺着这些小问题，按照课程的进度和主线，层层递进。这样，用问题抓住学生的心思，吸引学生的注意力，使教学逐步向探究式方向发展。授课时每节课留有思考题，供学生预习、思考、查阅资料，总结、讲课时穿插提问、设疑，让学生参与讨论，发表观点，让学生没有走神的机会，保持学生课上精神高度紧张，没有机会分散精力。

3.2案例式教学法

本课程所讨论的基本问题大都是在工程实践的基础上提升和抽象出来的内容，与工程结合紧密。在学习过程中，学生往往因缺乏工程实践知识，缺乏对材料的感性认识而感到学习内容枯燥，影响学习效果。教师可充分利用自己的科研项目，或是现场工程中比较有代表性的建筑材料方面的实例，将理论联系实践。例如讲解砂浆内容的过程中，利用在研的枣庄市科技局项目“环保型耐磨地坪的试验研究”项目，让学生主动查阅资料，参与课题的研究。探讨混凝土配合比设计时，结合一个工程实例，让学生自主计算混凝土配合比，激发了学生学习热情。介绍花岗岩和大理岩的区别与用途时，利用多媒体展示一个外墙装饰工程，采用两种岩石的不同后果，让学生印象深刻，教学效果显著提高。在介绍一门新的材料时，先介绍这种材料在国际国内的发展状况，分析我国在这些方面的优势和差距，激发学生的爱国热情，并增强赶超世界的信心和责任感。

3.3理论教学与实验教学相结合

注重理论教学与实验教学相结合的教学方法是学生学习好这门课程的保障。《土木工程材料》是一门实践性很强的课程，为了增强学生的实际动手能力，通过实验教学活动，采用一定的实验方法验证材料的性质，加深对已学知识的理解和记忆，培养学生的动手能力及分析解决实际问题的能力。

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3.3.1验证性实验

传统的实验方法是验证性实验为主，通过实验教材或实验指导书的要求，按照固定的程序，由指导教师带领学生完成实验的全部过程，由学生操作验证所学知识，加深对材料性质的理解，掌握材料实验的基本方法、实验技能、实验数据的处理分析方法等。验证性实验能够验证理论知识，加深对材料性质的理解记忆，但是验证性实验在实验开始前往往已有了实验结果，本身缺乏探索性和挑战性，学生的兴趣往往不高，实验过程中缺少主动性和积极性，并且在一定程度上限制了学生的主观能动性，不符合当前“培养学生创造性思维”的要求。

因此对于验证性实验教师在实验课中不再讲解，可安排学生自主预习，自主思考，到实验室自主操作，这样学生对材料的实验过程有了很深刻的熟悉过程。

3.3.2综合性实验的设计

本课程是一门实践性很强的课程，为了帮助学生更好的掌握本课程的相关知识，共配有32学时的实验，可适当安排综合性实验，教师只给出题目，由学生设计安排实验方法，实验数据，可以培养学生综合设计实验的能力及创新能力。

学生普遍具有较强的动手操作的欲望，特别是打算研究生深造的学生，对科研项目的实验研究充满强烈的好奇心及创造欲望，组织学生参与教师实际的科研项目，以研究项目的内容为基础，通过查阅资料，提出一定的研究方案及实验方法，即能培养学生的实际动手能力、创造性思维能力，又能提高学生的学习兴趣，提高师生的科学研究意识。

3.4充分发挥土木工程材料课程网络资源的作用

教师把现有的教学资源信息发布到网上，如课程介绍、教学大纲、授课PPT、课后习题答案、历年考题等，学生可随时下载使用，另外，网站还设有讨论区，方便教师辅导答疑，还可以根据学生提出的问题，及时发现和纠正教学中的不足，做出相应的调整与改进，取得更好的教学效果。

4.总结

自2011-2012学年逐步改进和实施改革以来，逐步得到了学生的广泛认可和喜爱，效果显著。在以后的教学中还要加强校內实验实习基地建设，积极寻找各种途径，主动地走出校门，寻求企业和社会的合作与支持，通过校企合作，共同建立学生的实习和社会实践基地，不仅成功解决了学生实习、实践基地的问题，积极参与到企业和社会的生产实践中去，帮助企业和社会解决问题，达到了双赢的效果。

参考文献：

[1]王春阳编.建筑材料（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2013，7

[2]冀晓东.“土木工程材料”课程教学改革研究[J].中国林业教育.2009， 27（6）：58～62

[3]陈志源，李启令.土木工程材料[M].武汉：武汉工业大学出版社，2003，3

[4]张旭贤.土木工程材料课程教学改革研究的探索[J].塔里木大学学报.2010， 22（1）：116～117

基金项目：校级教改项目（YJG12012）

作者简介：张冬梅（1977-），女（汉族），山东枣庄人，枣庄学院城市与建筑工程学院讲师、工学硕士，主要从事土木工程材料方向的研究。E-mail：27374633@qq.com。

浅谈土木工程中新材料的应用 第12篇

对于建筑物来讲,其材料的性能优劣直接关系到建筑使用寿命的长短。如今,重要性大型建筑结构的寿命可持续上百年。在这一长周期的使用的过程中,建筑工程的结构质量将不可避免的受外部承载力变化、周期疲劳荷载增多、材料过程老化及不断腐蚀等不良因素的影响而造成一定的损伤,甚至造成建筑物破坏坍塌等极端事件。因此,我们在建设过程中必须强化工程结构质量的监管,并采用新型材料,提升其对周边环境的抵抗力。

1 新型墙体材料

1.1 智能材料

碳纤维机敏混凝土材料是以连续或短切的碳纤维作为填充物,以混凝土、砂浆及书作为为基体材料,作为一种新型的智能材料,目前在大型土木工程建设监测中已有所应用。

首先,碳纤维混凝土具有良好的力学特性、与混凝土材料的易容性,以及方便的施工工艺特性。因此碳纤维混凝土材料不仅可用于交通车流量及载重设施监控,也可用于大型建筑结构的健康检测。其次,此类材料的电阻率的特殊性,故可通过对电阻率的变化进行检测来获取碳纤维混凝土的应变及损伤状况。此外,碳纤维混凝土还具有电热特性及电磁屏蔽效应。可将此类特性应用于混凝土结构中进行抗电磁干扰以及温度测试等方面的研究工作。

1.2 FRP材料

建筑结构功能性问题及过早老化是目前土木工程建筑结构中的两大主要问题。近年来,FRP复合材料(纤维增强聚合物)的不断发展,为解决这一结构性难题提供了有效的途径。试验数据表明,FRP材料可以满足大跨、高耸和轻质建筑结构的发展以及承受恶劣环境的要求,符合工业化的施工技术要求。此类材料也逐渐在民用建筑、桥梁、近海及地下工程中得到认可及应用。所采用的方式主要有两种:(1)维修巩固旧有的结构,保证建筑结构原有效果;(2)应用于新建土木工程中以代替钢管或钢筋。

1.3 复合墙板

复合墙板主要是由保温材料、高效的绝热内外墙板复合而成,主要为一种新型保温节能墙体材料。在工厂中可以按照需求尺寸标准以及模数进行工业化生产。在国外发达国家,在建筑工程中不仅仅是采用复合类墙板构件,其他诸如门窗等也可与墙板进行一体化加工制造,并直接运送到施工现场进行安装,从而形成房屋建筑的外围护结构。此外,此类复合墙板厚度约为130mm左右,具有质轻的特点且不承受外力,且具有极高的保温性能,施工操作也比较便捷。

1.4 砌体材料

建筑墙体要达到散热、保温的效果就需要使用隔热以及保温性能较好的砌体材料,并运用先进的建筑结构。近些年来,土木工程建设中普遍采用由新型保温材料和传统材料结合进而符合而成的一种新型节能墙体材料。常用的建筑保温材料主要有加气混凝土、泡沫塑料、矿物棉以及玻璃棉和膨胀岩,而复合材料中的另外物质则是空心砖、粘土实心砖以及空心砌块等材料砌体。

复合墙体中的保温材料具有较好的绝热性,导热系数较低,这种墙体的保温性较之于单一材料墙体更强,因此能够有效降低能耗。但是相对于一般的墙体,其建筑成本较高,且在建筑结构上有着一定的要求,一般采用墙体不承重或者是框架式结构。

2 新型混凝土材料

在北方寒冷的冬季,气温及室外天气比较恶劣。HPC便可以派上用途,其特殊材质可以保存自身不致于在低温条件下凝结冰冻,并可以加快混凝土结构的迅速凝结,同时可以提高其混凝土的强度;同样,在南方及高温环境下,HPC材料也能较好的控制化热程度,可以保证其材料强度满足工程质量的基本要求。此外,HPC材料还需要有高强度及较高的耐久性。其特点主要体现在较高的早期强度、高验收强度、高弹性模量;其次便是高耐久性。即便是在恶劣的环境下使用HPC材料,也可较好的保证不腐蚀其内部钢筋,从而确保混凝土材料自身应有的坚固性和耐久性;最后,HPC的和易性较好,便于建筑施工期间的泵入及后期结构修整。

2.1 轻质混凝土

通过利用凝灰岩以及浮石等天然轻质骨料以及炉渣、煤矸石、煤粉灰陶粒等工业废料和人造轻质骨料制备成密度较小的轻质混凝土虽然在密度上较小,但是抗冻以及保温性能相对于其他材料具有很大的优势。且轻质混凝土的原材料是煤矸石、废弃的工业渣滓以及粉煤灰,成本较低,能够变废为宝、减少大气及环境污染,对于城市发展及当地的环保有着重要的积极作用,此外,也可有效减少废料堆积占用空间,同时能够有效降低混凝土制备的成本。

2.2 自密实混凝土

该类型的混凝土材料在施工前无需进行机械等器具的振捣,其自身可利用重量完成自我密实。其材料的流动性较强,但不容易出现离析及其他现象。且其排至方式比较特殊:此类混凝土中固体体积的50%为粗骨料,而砂浆体积中40%为细骨料;另外,水灰配比约在0.9到1.0;且需通过流动性实验最终确定材料中的水灰比以及塑化剂量。

2.3 粉煤灰含量较高的混凝土材料

在现代化建筑中,火山灰、粉煤灰以及微集料的应用已经开始逐渐增多。随着科技不断进步发展及人们对材料认识的不断加深,现在已开始逐渐了解到期形态效应、活性效应以及内在潜能的作用。此外,通过外加剂的技术配合及支持,粉煤灰已经成为了混凝土材料中的另一重要成分,并且在不断的扩大应用范围,混凝土中粉煤灰量也在不断提高。在混凝土中加入粉煤灰主要在于其对周边环境及社会利益带来效益,而并不仅仅是能够节约费用节省材料。众所周知,水泥的能耗以及污染力度都相对比较广泛,因此,从环境保护角度考虑,混凝土中应尽可能减少水泥成分的使用量,比如可以用工业废渣取而代之。

2.4 低强混凝土

桩基的垫、填以及隔离工程建设中经常用到低强度混凝土材料,同时,其也可用在建筑结构的基础及洞口填充,此外,还可以被利用于地下建筑结构中。低强度混凝土主要用于调节混凝土的强度分配以及相对密度。此外,也可调整其混凝土材料的弹性模量以及抗压强度等性能指标。加入了低强度混凝土的材料可以提高强度避免收缩裂缝的产生。此类混凝土由于无需振捣,施工噪音小,故可以在特殊时间段比如夜间施工等。

3 总结

土木工程材料是建筑工程中的最基本的元素,期材料的性能决定了工程的质量优劣,而材料的组成决定了土木工程的建筑结构形式。本文通过对土木工程中新型建筑材料的应用及发展分析表明,未来的新型土木工程材料将为民用及工业建筑的发展带来质的飞跃。

摘要：材料是土木工程建设中的最基本的元素之一,材料的性能决定了土木工程的质量。材料的组成决定了土木工程的结构形式,它是土木工程最基本、最重要的元素。本文对土木工程中新材料的应用及发展现状进行了分析。

关键词：土木工程,新型材料,应用

参考文献

[1]殷栋.混凝土新材料新技术在土木工程中的应用[J].建筑工程技术与设计,2014(17).

[2]焦雪飞,张曼.现代土木工程中新材料的应用研究[J].建筑工程技术与设计,2014(18).