新型化学材料论文范文
时间：2023-03-06 15:21:44
新型化学材料论文范文第1篇
瑞士通用公证行亚太区消费品部（纺织品）技术总监博士
毕业于东华大学染整工程专业，上海市徐汇区拔尖人才，长期从事纺织及化学材料的分析测试技术研究、有机合成、化学纤维工艺和性能研究、纺织标准化研究、生态纺织品及其检测技术研究等，对纺织品染整后加工和新型纺织材料的结构和性能有深度的研究，是我国知名的生态纺织品、化学纤维及检测技术专家。
曾在全国各省市举行了500多场纺织专题讲座，为上百家国际大买家及国内企业做过专门内训及技术咨询服务，并应邀赴日本、美国、英国、越南等地讲学，反响热烈。
现为美国AATCC指定全球培训师、SDC颜色管理培训课程培训师、中国纺织工程学会会员、美国AATCC 技术委员会成员、英国SDC 技术委员会成员、全国第一届纺织环境委员会委员、中国合格评定国家认可委员会检查机构认可评审员、中国合格评定国家认可委员会实验室认可评审员、中国纺织工程学会第23届标准测试专业委员会副主任委员、ISO 14000主任审核员。
张玉莲广州市纤维产品检测院技术部部长
张玉莲，现任国家纺织品服装产品质量监督检验中心（广州）技术负责人，广州市纤维产品检测院技术部部长，高级工程师，全国质量监管重点产品检验方法标准化技术委员会（SAC/TC374）委员，广东省质监系统科技专家，广东省纺织工程学会常务理事，广州市标准化专家。
多年从事纺织品、服装的产品开发、质量检验和标准化工作，主持了国家检验检疫总局《产品质量监督抽查实施规范（纺织品）》的编写与修订，参与了《消费品使用说明纺织品和服装使用说明》、《国家纺织产品基本安全技术规范》等强制性国家标准及行业标准的修订与审定，参与了国家质检总局科技计划项目“4-氨基偶氮苯的检测方法研究”等项目研究，并有多篇科研论文获奖，是在国内纺织品服装产品检测同行中具有较高知名度的检测技术及标准化专家。
王明葵
福建省纤维检验局局长高级工程师
王明葵，中国共产党党员，教授级高级工程师。现任福建省纤维检验局局长、党支部书记，主持全面工作；兼任全国服装标准化技术委员会委员，福建省纺织行业协会常务理事，福建省纺织工程学会副会长，福建省质量检验协会副秘书长，闽江学院客座教授。本科学历，学士学位，1997年11月被评为高级工程师，从事高级工程师专业技术职务11年。
发表专业论文十余篇，先后制定《纺织品和服装标识标注》等省地方标准4份，《水洗整理服装》国家标准1份，编写数万字省级培训教材等，并能运用扎实的纺织专业知识和丰富的生产技术管理实践经验，主动在技术上帮助企业解决产品质量问题，组织全省纺织企业标准宣贯等技术培训，为企业攻关解难，挽回了经济损失，取得良好的社会效益和经济效益。
赵刚优联检测技术服务有限公司 技术中心技术主任
毕业于南京化工大学高分子专业，长期从事消费品环保法规、WTO/TBT技术贸易壁垒及化学材料、合成药物等学术研究、企业应对技巧及分析测试技术等，对纺织品组分、有害物质的应用等均有深度的研究，在检验测试技术领域具有深厚的理论知识和丰富的实践经验，精通国际国内质量法规和标准要求。
新型化学材料论文范文第2篇
一、联系生活热点，创设教学情境，使化学教学贴近于生活实践
教学过程中为学生提供与学习内容相关的各种情景素材如化学史料，日常生活中生动的自然现象和化学事实等，能够强化学生对化学与生活有关、对生活有用的意识，激发学生的学习动机。如现行初中化学教材中在讲授《燃烧和灭火》一课时，我们就可以这样设置问题情境：家中炒菜时，锅中的油由于加热过高而燃烧，你碰到了该怎么办？同学们经过预习，思考，讨论得出最佳的方案。通过这个情境的创设，学生们不但能感受到火灾的现场，考虑灭火的方案，而且落实了有关消防知识，进行了一次消防安全事故的处置，收到了事半功倍的效果，激发了学生的学习热情。
二、进行生活化的实验,培养学生的动手能力
化学实验是进行科学研究的重要手段，化学是一门以实验为基础的科学，实验教学是化学生活化的载体之一，生活提供了丰富的生活化素材的实验需要我们去挖掘和开发。教师在实验设计中，可以从实际生活出发，把教材中的演示和分组实验进行改进，使之更加贴近生活。在现实的社会生活中，时常听到一些人上当受骗的事件，对于一些利用化学实验现象、化学知识的骗术我们如何去识别呢？如何让我们的学生从化学的视角看待这些不良行为，去揭示他们的骗术呢？社会现象的生活化实验设计给我们提供了这种情景再现的可能。
下面我就例举来源于社会中的欺骗现象的实验设计：
例：“神奇的药品”
【设计背景】源于生活中的欺骗现象――不法分子声称他们新开发的“神奇的药品”具有排毒作用。
【实验用品】方便面、碘酒、维生素C。
【实验过程】把小块方便面放入到烧杯中，加入一定量的热水，然后滴加碘酒，方便面会很快变成蓝黑色，然后加入维生素C药片粉末并振荡，方便面在半分钟后恢复为原来的颜色，烧杯中的碘酒也变澄清了。
【教学用途】该实验承载的化学知识是碘遇淀粉变蓝色的性质、和维生素C的还原性。
【实验意义】从揭露生活中的不良现象出发，把化学知识的教学融入其中，不仅激发了学生的学习兴趣，不仅使学生学到了相关的化学知识，而且还可以使学生体会到科学知识的实用性以及在生活中实际意义，并通过情感上的体验树立起对社会不良现象正确认识。
在日常生活中，饮食上的一些变化以及现象，往往令人匪夷所思。其实，有很多的变化可以从我们化学的视角分析并能得到其答案。
从实验的用品完全生活化上看，化学实验的开展并非都需要实验室。学生在生活中如果参与的化学实验越多，对化学学科的“感情”就越深厚。家庭小实验虽然没有给出药品、仪器、步骤、同组人，学生只能在家中独立完成，不过这样能促进学生的创新能力和综合素质的全面发展。同时学生在实验研究中树立了坚忍不拔、百折不回的意志品质，也养成了追求真理、实事求是的科学精神。这对培养学生的创新精神和实践能力，也起到了十分重要的作用。
三、开展专题教学，介绍化学领域新发展
化学专题教学能有助于激发学生的学习兴趣，并可拓展学生的知识面，具体教学形式可以将生活中的化学与书本中的化学的联系以专题讲座的形式介绍给学生，介绍化学的历史、氧气的发现，原子的研究等，介绍化学的现在和未来，介绍世界高新技术发展的动态与趋势，介绍化学与其它学科之间的相互渗透，介绍化学与社会的关系，如健康、保健、能源、资源、环境等社会问题。例如，可以向学生讲解当前化学合成材料的发展概况，人类已经可以制造出可以替代人体多个部位的化学材料。可以向学生讲神舟飞船上应用的新型化学材料等，从而激发学生的学习兴趣，提高课堂效率。
四、编写生活化的化学习题，巩固所学知识
九年级学生的特点是学的快忘得也快，因此编写高质量的习题对于巩固完成教学目标、落实教学重点起到了重要的作用，所以习题设置也同样可以体现生活化，以此来改变传统习题的乏味枯燥，使学生变被动的记忆为主动地学习。
例如：1.生活中处处有化学。请根据你所学过的化学知识，判断下列说法中错误的是（ ）
A医疗上常用体积分数为70%-75%的酒精作为消毒剂。
B冬天为了防止流感的传染，可将教室的门窗关闭后，用食醋熏蒸，进行消毒。
C氯化钠是家庭常用的防腐剂，可用来腌制食品。
D使用液化石油气可以杜绝厨房污染
2.生活垃圾中的塑料瓶、塑料袋都属于哪种材料（填金属、有机高分子、非金属）。请说明日常生活中的白色污染情况。
3.结合你的自行车谈谈对不同部件的防锈措施。
五、布置生活化的作业,培养学生的实践能力
布置学生撰写化学小论文或课题报告，探讨实验中的问题或写出自己的体会。教师向学生介绍撰写小论文的基本要求和方法，从学生实际出发,文字能力不做高要求，只要论据能说明论题，条理清楚，说得明白就达到了要求。在讲授物质分类时可以让学生到超市里去观察每种商品的标签，还可以让学生观察家中各种铁制品的生锈情况，分析生锈的原因，及防锈的方法。让学生走出家门，去调查一下家周围环境污染情况，写出化学调查小论文，在班上交流。还可以让学生充分利用各种媒体资源来搜集有关各种食物营养成分的相关知识。另外还可以在讲完碳酸钠与盐酸的反应后让学生回家帮家长蒸馒头。
新型化学材料论文范文第3篇
1．何为高分子化学
顾名思义，高分子就是相对分子质量很高的分子，它是高分子化合物的简称。高分子化合物，又称聚合物或高聚物，是结构上由重复单元（低分子化合物—单体）连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大，小到几千，大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。
2．高相对分子质量与高强度
相对分子质量和物质的性质是密切相关的，是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能，才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直链的烷烃化合物，但是分子量变化很大，其机械力学性能因而也有极大的区别。
3．高分子科学的主要内容
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题，也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有：如何将低分子化合物连
接成高分子化合物，即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子，其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子，就要去合成具有特殊结构的高分子。
二、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志，是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用，把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革，材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料，家家离不开高分子材料，处处离不开高分子材料，是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的，高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料，另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一，塑料：一类是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等；另一类叫工程塑料，其强度大，如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二，纤维：人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物，通过不同的加工，生产出了各种纤维制品，极大地满足着人类的需要。
第三，橡胶：天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制，于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四，精细化工：比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品，如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油，使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂，以及各种吸水树脂等都是高分子产品。
三、高分子化学与高科技的结合
当今社会，人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起，人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料，来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和科学技术的发展，许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来，如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域，下面简单介绍特种高分子材料：功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料；高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴；特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂）的范畴。
第一，力学功能材料：强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；)弹材料，如热塑性弹性体等。
第二，化学功能材料：分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。
第三，生物化学功能材料：人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
四、高分子化学的可持续发展
研究高分子合成材料的环境同化，增加循环使用和再生使用，减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染，也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成，在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成，探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子来处理污水和毒物，研究合成高分子与生态的相互作用，达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。
参考文献：
[1]冯新德.展望21世纪的高分子化学与工业[J].科学中国人,1997,(11)
[2]王守德,刘福田,程新.智能材料及其应用进展[J].济南大学学报(自然科学版,2002,(01).
论文关键词：高分子化学材料高科技
新型化学材料论文范文第4篇
【关键词】公共选修课;化学与社会;教学
为了适应社会高速发展的需要,实施创新型教育,培养创新型人才已成为我国21世纪教育的必然趋势。独立学院作为一种全新的高等教育办学机制与人才培养模式,主要以就业为导向,注重应用人才的培养。《化学与社会》课程是高校面向非化学化工类学生开设的一门自然科学选修课,应该担负起培养应用创新型人才的任务。随着时代的发展,社会对高等教育有了更高的要求,同时也给予了高等教育更多的机会。教育改革在经历了知识教育、能力教育之后,如今的素质教育成为最主要的内容,其核心在于加强科研与教学的紧密结合,大力提倡和促进学生自主学习,培养具有创新意识和创造能力的新型人才。为了实现这个目标,今年作者所在的长安大学兴华学院开设了多门公共选修课,其中包括《化学与社会》。本论文通过分析现代社会科技发展的形势,阐明现代社会独立学院开设《化学与社会》公共选修课的必要性;同时结合本人讲授《化学与社会》过程中的体会,探讨了如何在独立学院提高公共选修课《化学与社会》的教学效果,并呼吁应加强三本学生自然科学素质的培养。
一、独立学院开设《化学与社会》公共选修课的必要性
公共选修课是提高学生综合素质的有益选择。我国现行的专业《人才培养方案》大多偏重对学生本专业的学习要求,而对学生在其他学科领域的知识掌握以及素质修养则鞭长莫及。公共选修课在帮助学生完善其他学科领域的知识和提高素质修养方面大有可为。独立学院的人才培养目标定位为应用复合型。公共选修课是高校实现培养宽口径、厚基础的应用复合型人才的重要且必须的课程结构模块,是独立学院因时制宜地因材施教、实现人才培养目标的必不可少的环节[1]。且公共选修课作为高校教学体系的重要组成部分,在优化学生的知识结构,拓宽学生的知识面,增强学生各个方面的适应能力,培养学生的学习兴趣,体现因材施教原则,提高学生的文化品位、审美情趣、人文素养和科学素质等方面发挥着重要作用,公共选修课的开设,使学生可以不拘于专业和年级的限制,自主选择自己喜欢的课程和主讲教师,这一方面为开阔学生视野、丰富学生知识素养创造了条件,另一方面也有利于提高授课教师、尤其是青年教师的教学能力和水平[2]。
随着现代社会科技的不断发展,化学这一古老而又现代的科学越来越受到人们的重视,并渗透到了环境保护、新材料、医疗卫生等各个领域。对于现代社会来说,离开化学科学是不可想象的。但是,相对于化学在现代社会中的重要作用,化学知识的普及远远的落后了[3]。相反,由于各种传播媒体无意或有意的宣传,在大众的心中,化学却越来越多的与一些负面影响相联系,例如环境污染、能源消耗等等。固然,化学作为一门传统科学,必须正视这些已经存在并不断发展的问题。但同时我们也必须认识到科学发展是人类社会进步的必由之道,只有通过科学的发展我们才能消除经济发展所带来的一些负面影响。因此,我们有必要开设这样一门课程,向大学生普及化学知识,使其全面客观的认识化学对人类文明和社会发展不可替代的作用,以及如何通过化学科学的进步来解决人类目前所面临的种种问题,随着我国独立学院数量的增加,独立学院亦如此。通过《化学与社会》这门课程的学习能“大大开阔视野,丰富生活情趣,充分认识化学与人人有关,衣食住用样样离不开化学,生活中处处有化学,时时为化学提供实用的机会。同时本课程的学习对提高人的素质,改善生活质量,增强人体健康、保护生态环境,推动社会的进步也大有帮助。本课程的特征是知识性、科学性、实用性、新颖性的统一。
二、《化学与社会》公共选修课的主要内容
公共选修课《化学与社会》开设对象是全校性不分专业不分年级的三类本科大学生,考虑到三类本科学生的特点,内容的安排要以必需和够用为度,不求理论的系统性。课程内容不宜涉及到过于专业的化学知识,而应结合学校整体教学规划和选课学生的专业特点拟订合适的教学内容。在课程内容的选择上,笔者力求与社会发展同步,不断补充最新最前沿的科技成果,重点讲述有关化学发展和应用现状及存在的问题,而不再遵循以往教科书按章节进行教学,笔者按照化学与社会的关系,在有限的教学时间内,将课程分为5个部分,分别讲述了化学与能源、环境、日常生活、材料、计算机科学的关系。课程所涉及对象从全球变暖、资源消耗和环境污染等大的方面,到空气、食品、能源等日常生活中赖以生存的用品,以具体而有趣的实例讨论化学在社会中所起到的关键作用。通过本课程的学习,学生普遍反映良好,在扩大了学生知识面的同时还增加了许多日常生活经验常识,尤为重要的是为非化学专业的同学打开了一扇了解化学世界的窗口[4]。
三、如何针对学生特点提高《化学与社会》公共选修课的教学效果
1.设置具有科学性、趣味性、新颖性、先进性和适用性的课程内容
为三本学生讲化学,重要的是要引起他们对化学的兴趣,并让他们真正学到有关的化学实际应用的知识,同时要注意到其在中学时的化学基础。所以讲授的基点不是放在大量的化学分子式、化学反应式、化学原理上,而是从化学角度来讨论一些社会问题,更多的是大量素材的归纳和实际应用知识,让学生“认识”化学,理解化学和我们日常生活、国家经济建设、保护环境、增强人民体质的关系等。所以,设置具有科学性、趣味性、新颖性、先进性和适用性的课程内容是提高教学效果的首要途径。例如:(1)我们在讲化学能源部分,首先从最近的油价上涨开始,向学生介绍了人类利用能源的历史,尤其是煤炭、石油等传统能源开采利用的历史;然后介绍了世界当前能源危机产生的原因以及化学在缓解这一危机中所做的努力,其中不但讲解了电池的发明和应用,还包括了最新的生物柴油技术和扩展的燃料电池技术,以及混合动力汽车、氢燃料电池、太阳能电池等最新的科研成果;最后对未来的能源开发进行了展望,其中更详细探究了核能与矿物能之间的比较,并引入了2008年北京奥运的氢能源汽车。(2)在讲化学材料时,我们讲到了“神七”太空漫步时穿的太空服的特殊化学合成耐高温材料芳纶1313。(3)在讲化学与日常生活时,在讲述“化学元素周期表"的基础上,介绍元素在生物体中的含量、微量元素的主要功能;然后讨论微量元素与人体健康的关系,着重介绍微量元素与某些地方病如克山病、甲状腺肿、氟中毒营养饮食与键康的关系,并结合有关当前学生营养、体质状况的调查材料以及饮食与某些地方病的关系,引导学生要正确树立平衡营养观念;就学生所关心的问题介绍了皮肤的结构、护肤品中常用原料的化学成分、护肤品中有毒成分以及防晒的基本知识;结合日常生活讲解了日用洗涤剂的种类、去污原理,引导学生正确认识洗涤剂与环境、人类健康的关系;同时还讲了“三鹿奶粉”事件中添加的三聚氰胺的化学检测法,西安市场出现的硫磺生姜事件中硫磺生姜的危害与辨别以及硫磺熏制食品时发生的一系列化学变化等。
2.利用不同课程教学形式来提高教学效果
开设化学与社会选修课,其目的是扩大学生的知识面、增加学生的知识积累,培养学生的能力。为使学生能更好地利用已有的化学知识,对当前社会的焦点问题有更清楚的了解,化学与社会选修课在教学形式上要体现灵活性:
第一,以专题讲座为主,采用多媒体系统进行教学,俗话说“百闻不如一见”,口头和书面表达的再好也不及多媒体对信息传递的直观和有效。对于《化学与社会》这种公共选修课程来说,多媒体的合理使用能起到事半功倍的效果。为此,笔者准备了内容丰富的多媒体课件,大量的图片和图表使得学生理解更为便捷。此外,笔者还根据课程的安排精选了多部科教影片,在课程讲解完成后播放,学生看完后进行分组讨论,通过这种方式进一步加深了学生对于课程的理解,从而增加知识的容量;
第二,摆脱传统习题模式,布置思考题,引导学生去发现化学在理论和实践方面的作用与价值,培养学生分析与判断能力;
第三,鼓励学生将自己感兴趣的选题制作成PPT(PowerPoint)演示文稿,在班上作口头交流,这种方式特别受到学生欢迎,极大地激发了他们的学习热情和创造性。
3.加强学生的环保意识和社会责任感的培养
科学的发展是一柄双刃剑,在带给人们便利的同时也在不断影响着周围的环境,对于化学来说这一点尤为明显。不可否认近现代的化工工业的飞速发展对于环境的伤害是巨大的。保护环境人人有责。大学生在毕业后将成为社会生产建设的主力军,增加他们在环保方面的知识素养,对于提高全社会的环保意识有着重要作用。因此在本课程的教学中,应不断强化学生的环保意识。为此,课程中专门安排了“化学与环境”一节,从环境污染的源头、现状、后果以及目前的应对办法进行全面而细致的介绍;除此之外,在其它内容的授课中,也需要不断渗透环保方面的知识。
四、结论与建议
化学科学是现代社会科技发展的核心学科,掌握一定的化学知识对于促进大学生知识结构的全面健康发展有着重要的作用,也有利于提高大学生的环保意识和社会责任感。公共选修课《化学与社会》较全面的介绍化学科学的发展现状与应用情况,内容丰富且浅显易懂,适合全校性文理科学生扩大知识面,对学生具有长远的现实意义,因此独立学院应该努力提高各类人员对《化学与社会》的认识,建议有条件的独立学院尽可能开设《化学与社会》公共选修课。
参考文献
[1]陈媛媛.提高独立学院公共选修课质量的思考[J].成都大学学报(教育科学版),2008,22(7):37-38,42.
[2]郭娟.关于高校公共选修课建设与管理的思考[J].中国电力教育,6(2009):39-40.
[3]阚春.公共选修课化学与社会的教学初探[J].科技信息.
[4]段连运等.化学与社会[M].化学工业出版社,2008.
新型化学材料论文范文第5篇
关键字：隧道工程 注浆失效性 控制性防排水
中图分类号：U445文献标识码： A 文章编号：
前言
在隧道开挖过程中，围岩会造成一定程度原始应力松弛或围岩本身节理发育，进而发生形变产生裂隙。地下水或地表水按照高水压力区向低压力区渗透、补充、排泄的规律，沿着围岩裂隙形成水流渗流场和循环系统，由于隧道开挖空间处于循环系统中心，因此给隧道渗漏水创造了条件。
1、隧道工程地下水所引起的问题
地下水可以使围岩溶解、冲蚀、软化，从而降低围岩强度，对隧道结构及运营构成威胁。地下水对隧道的危害极大，主要有以下几点：
（1）地下水的存在可能使隧道产生静水压力或膨胀压力，从而改变围岩的物理、化学性质，降低围岩的强度和稳定性，进而引发一系列的问题。
（2）地下水对隧道结构的影响除了包括地下水可能产生较大的浸水压力、动水压力之外，由于衬砌渗漏水，造成隧道侵蚀破坏，特别是在渗漏水具有侵蚀性的情况下，对衬砌和隧道设备的腐蚀性更为严重，恶化隧道运营环境，进而影响隧道结构的耐久性。
（3）寒冷地区反复的冻融循环，造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏；在衬砌与围岩之间，由于冻胀引起拱圈变形、破坏；
但是，在目前我国大部分铁路隧道防排水设计主要按“无限制排水”设计原则，这种缺陷有“十隧九漏”的说法，给隧道施工及隧道运营带来了很多严重问题。随着经济水平及隧道修建技术的发展，以及环境保护的要求，特别是在生态环境脆弱的高寒地区，隧道防排水和渗透治理成为隧道工程建设的一大关键课题。
2、隧道防排水措施研究
2.1隧道工程与水环境的相互作用链
隧道在开挖过程中与地下水形成了复杂的相互作用链，隧道工程与水环境的相互作用链如图1所示，其中包括水环境对隧道工程的作用以及隧道工程对水环境的反作用两个方面。
图1隧道工程与水环境的相互作用链
2.2“以堵为主”的风险
在隧道施工中, 对地质不良段预防与整治坍方、堵水、加固围岩、防止变形等用常规方法难以奏效的复杂工程问题, 注浆发挥着巨大的作用。目前注浆材料数以百计，大致可以分为三大类：水玻璃类、有机高分子化学注浆材料、有机高分子复合化学注浆材料。
“以堵为主”的隧道防水处理原则，既有利于隧道本身的施工和运营，又有利于保护洞顶生态环境，但是，隧道封堵地下水会承受巨大水压力，尤其是深埋岩溶长大隧道，岩溶裂隙水的发育往往会使水压力高达若干兆帕，使衬砌难以承受。同时，由于化学高分子材料堵水在我国发展时间很短，还仍处于初步发展阶段。在堵水过程中，注浆材料效用的发挥未必能达到材料本身所具有的使用功能及使用年限，同样在施工过程中例如施工条件的复杂性以及施工人员无法按照注浆材料规定施工方法进行施工等诸多类似事情的发生，化学材料在堵水过程中的耐久性更无法得到保证，一旦堵水材料失效地下水可能穿透隧道防水体系，必然会引起隧道结构的破坏，增加了在运营过程中的风险。所以很多情况下“以堵为主”是较难实现的。
2.3“无限制排水”的风险
目前，在工程建设和水资源的开发利用中，普遍缺乏生态观念只重视治理水患，解决生产生活用水，严重忽视生态用水，导致河道干涸、湿地消失、土地沙化、生物多样性降低等许多生态环境问题，同样对生态环境的协调和稳定以及社会经济的发展很是不利的。
在隧道施工过程中，如果设计按照“无限制排水”，隧道涌排水使地下水逐渐疏干，恶化水文地质条件，使地下水位不断下降，地下水疏干漏斗不断扩大，导致洞顶地表河湖泉井涸竭，水环境失去平衡，进而引发生态环境破坏和岩溶地面塌陷等灾害。尤其对于高寒地区，生态环境本就脆弱，抗干扰和自我恢复的能力极低，如果水环境的恶化，必然导致其地表植被大面积衰退，进而导致水土流失、土地沙化，最终会产生一系列的社会问题。
正因为“以排为主”会大量破坏地下水的原有平衡，导致一系列的生态环境问题，所以“以排为主”的思想是已完全不适应现代铁路公路隧道建设发展的需要，更是与21世纪科学的发展观实现可持续发展的主旋律不符。
3、生态环境保护条件下控制型防排水的设计体系
3.1注浆失效性分析
在注浆过程中，由于诸多不确定性因素的影响，注浆效果的好坏将直接导致后期注浆效用的发挥，进而直接影响隧道的运营以及生态坏境的变化。在后期运营过程中，相应的各种侵蚀与客观条件下，注浆能够有效的发挥使用多长时间，是工程实际中最为关注的问题。目前，考虑注浆效用的方法很多，本文主要从注浆材料的耐久性对注浆的失效性进行分析。
神经网络方法能够处理高度的非问题，是可选模型之一。首先确定隧道注浆耐久性的主要影响因素作为输入量，通过实验数据与现场数据的结合，采用BP神经网络进行实验数据的整理，并最终建立隧道注浆耐久性评价模型，实现对于耐久性的预测和评价。
隧道注浆耐久性的BP网络模型其输入层为涌水压力、离子浓度、温度、渗透流量及外界客观因素；输出量为渗透系数K；为了使评价结果更接近实际值，传递函数采用多层隐层函数；最终得到评价预测结果.
根据现场试验数据分析输入层各个因素对帷幕注浆的试验参数的影响，并反映至BP神经网络中，通过多层隐层函数不断的训练样本，建立帷幕注浆耐久性评价模型，直至输出评价结果，与设定数值相比较，最终对帷幕注浆的效果作出评价。
3.2控制型防排水体系
伴随着隧道施工技术的不断发展，针对隧道“以排为主”承受水压力小而环境灾害重，“以堵为主”承受水压力大而环境灾害小以及堵水高分子化学材料可能会失效的风险，近年来出现了一种新型的隧道防排水技术——控制型防排水技术，它综合了“以排为主”和“以堵为主”两种技术的优点，坚持“堵大水、排散水”的原则，大水先堵，首先保证施工安全，既可以降低工程造价，又能保护生态环境；然后根据隧道断面防水形式通过纵、横向盲管的设置、防水板的布置及衬砌结构对潜在的散水通过设置的通道进入隧道排水系统，有控制的将散水排出，最终达到此方法控制防排水的目的。其根本的特色在于：人为地控制地下水的排放，以达到安全上可靠，技术上可行，经济上合理的目标，而且将隧道运营的长期安全性放在首要的位置。
4.结论
在生态环境和谐发展与可持续发展越来越受到社会的关注这样的背景下，针对目前隧道设计与施工中对地下水处理的现状以及地下水对隧道工程引起的一系列的问题，尤其是在高寒地区生态环境极为脆弱的情况下，本论文通过分析了“以堵为主”和“无限制排水”的风险后，用神经网络对注浆的失效性进行分析研究，提出了新型的控制型防排水措施，并得出以下主要成果与结论：
（1）依照当前提出的“以堵为主，控制排放”思路和原则，在实际工程中，采用注浆堵水方式，并通过由内至外的围岩注浆固结堵水圈、初期支护、防排水系统和二次衬砌组成的结构达到有控制排放的目的。
新型化学材料论文范文第6篇
关键词：化学灌浆无公害环氧树脂聚氨酯丙烯酸盐酸性水玻璃化学灌浆泵
1我国化学灌浆技术发展成绩
化学灌浆(ChemicalGrouting)是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项地基处理和混凝土修补技术.即化学灌浆是化学与工程相结合,应用化学科学和化学浆材解决地基和混凝土缺陷处理(加固补强、防渗堵漏),保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项工程技术.随着化学灌浆技术的发展和进步,现己成为现代工程中颇具特色且不可或缺的一项先进技术
国外化学灌浆最初是适应于地基处理和采矿业发展的需求而发展起来的,其可靠性得到公认并被广泛采用至今己有80年以上的历史.我国的化学灌浆技术应用与研究起步较晚,但发展较快并有自已的独创.如果以1953年在佳木斯等地采用碱性水玻璃进行化学灌浆算起,也才只有50年的历史五十年来，我国在化学灌浆技术这个小领域取得了成绩[3]，主要表现在以下方面：
(1)化学灌浆从无到有，从小到大发展起来，已成为我国现代工程技术不可或缺的一个组成部分
(2)国外有的常用化学灌浆浆材品种，我国基本上都已开发出来（如环氧[1]、甲凝、丙凝、丙烯酸盐、酸性和碱性水玻璃、水溶性、非水溶性和弹性聚氨酯、脲醛树脂、铬木素等）
(3)化学灌浆浆材品种开发中还有一些独创.如甲凝、弹性聚氨酯,甲氰凝和环氧—聚氨酯,丙烯酸酯—聚氨酯等互穿网络灌浆材料
(4)化学灌浆设备的研制开发已基本能适应和满足国内化灌工程的要求[8].如化学灌浆泵、灌浆阻塞器、密闭配输浆装置和各种封缝材料等．
(5)化学灌浆技术已在国内水电（大坝、堤防、水库、电站）、建筑（地上、地下、人防）、交通（公路、铁路、隧道、桥梁、港口、机场）和采矿等四大部门得到推广应用
(6)化学灌浆技术应用已解决了许多工程难题，取得良好的效益.以水利为例，如三峡[4]、葛洲坝、龙羊峡、丹江口、陈村、凤滩、万安等水利枢纽都是采用化学灌浆技术解决一些工程技术难题的典型例子
(7)化学灌浆已从工程完建后的应用，发展到工程兴建前设计中就采用.如三峡化灌帷幕预计15000米，化灌加固地基预计3000米
(8)化学灌浆技术在一些方面已具国际先进水平，如青海龙羊峡大坝采用中化798环氧浆材处理G4伟晶岩劈裂带和三峡大坝采用CW环氧浆材处理F1096软弱夹层及断层破碎带的水泥—化学复合灌浆技术均堪称国际上处理低渗透性软弱岩土地层的先进技术
(9)化学灌浆理论上也有一些突破和创新[6][7].如浆液扩散半径的计算理论、浆液湿面粘接理论、减低浆液毒性的拮抗理论、浆液吸渗理论等
(10)化学灌浆技术出版物取得丰收.自上世纪八十年代以来己出版专著十余部.包括水利学报、水利水电技术、岩土工程学报、岩石力学与工程学报、长江科学院院报在内的全国132家科技期刊都选登化学灌浆的研究论文.近5年选登的论文就有200余篇
以上十个方面成绩,足以说明我国化学灌浆技术的进步和发展水平.此外,全国研究化学灌浆技术的工程科技人员已成立了中国水利学会化学灌浆分会,现挂靠在长江科学院.追溯到1968年,学会己举行过16次学术交流活动,出版了7部论文集,这些学术活动对推动我国化学灌浆材料的研发和化学灌浆技术的发展起了很好的作用
2.化学灌浆技术近期发展展望
我国化学灌浆技术近期应在前50年的基础上更具活力的继续向前发展,而无公害、耐久性好、适应工程各种苛刻要求且价格低廉的化学灌浆浆材的开发、应用和推广;化学灌浆技术的研究、改进和提高;化学灌浆设备、仪器生产的定型化、系列化、成套化、标准化和环保化及产品质量的持续改进和提高等必然是其发展方向
2.1.无公害浆材的开发
(1)无毒催化剂的研制.环氧树脂浆材粘接强度高、稳定性好,因此是固结灌浆最常用的浆材.该浆材毒副作用主要来自所采用的固化剂和溶剂.在过去的近20年中,对环氧浆材胺类固化剂的降低毒性研究己取得一些成果,国内生产出商品名为T31、810、X-89、CD等毒副作用较低的一批改性胺类固化剂,对环氧浆材的推广应用起了较好作用,今后还应朝这个方向继续努力
(2)无溶剂型浆材的开发.环氧树脂一般粘度都较大,制成化灌浆材一般都要添加有机溶剂,但很多有机溶剂不但气味难闻,而且具有毒副作用(如糠醛),添加后往往会产生环境问题.因此,人们在研究无毒副作用环氧固化剂的同时,也展开了无溶剂型环氧浆材的研制.无溶剂型环氧浆材的研究将得益于环氧树脂工业的发展,国内一些化工厂生产的低分子量环氧树脂粘度仅为20-25mPa.s.,这对今后无溶剂环氧化灌浆材的发展开辟了较好的前景.除此之外,把丙烯酸酯等树脂开发成无溶型浆材己呈现出更加美好的前景,值得努力探索
(3)水做介质的化灌浆材的研制.水做介质,不用有机溶剂,对化灌浆材的无公害化是很有益的.过去已开发了LW、HW等为数不多的水溶性聚氨酯浆材,今后对水溶性浆材应放开视野,相信在有机或无机水溶性浆材开发和应用上将会呈现出较为理想的进展
(4)某些已有浆材改造的研究.1974年,日本曾因使用抗渗性好的丙凝化灌浆材污染水质,引起饮水中毒事件而宣布禁用丙凝.之后,具有丙凝相似性能的丙烯酸盐浆材得到发展,但其主要成分丙烯酸镁仍存在一定的毒副作用,而科技工作者采用拮抗原理,在丙烯酸盐浆材中加入钙盐和适量的某种拮抗剂,却使其毒副作用下降到仅为丙凝的1%,成为实际无毒浆材[12].这个例子说明,我们可以探索通过对己有的某些化灌浆材进行改造,降低毒性,达到可使用标准
2.2.对工程各种苛刻要求相适应的浆材开发
(1)新型高亲润、高渗透性化灌浆材的研究.虽然目前我们已有了一些高渗性的化灌浆材,解决了不少工程难题,但所用溶剂和固化剂多半都有毒副作用,不适宜环境标准,对工程地基微细裂隙、断层破碎带和泥化夹层及混凝土微细裂隙的处理仍有探索新型高亲润、高渗透性、无毒副作用化灌浆材的必要.这很大程度取决于表面活性剂和活性稀释剂体系的研究改进
(2)弹性化灌浆材的开发.在工程伸缩缝止水和混凝土活缝、变形缝补强灌浆中需要具有弹性的化灌浆材.过去虽说也有一些开发,但必竟质量还不够高.今后除应加强对已有弹性环氧和弹性聚氨酯等浆材提高质量和消除毒副作用方面的研究外,更为重要的则是加强对能赋于环氧树脂弹性的固化剂的开发研究[11],从而适应建设工程之急需
(3)快速固结浆材的开发.这里指的是浆液粘度又低,固化物性能优异,且固化时间可控制在几十分钟或几小时以内的浆材的开发.采用低粘度环氧树脂或新型活性稀释剂和开发应用能促使环氧树脂快速固化的新型环氧固化剂应能解决此课题.3.耐久性浆材的开发
耐久性概念含意较广,它包括耐水、耐酸碱、耐候、耐紫外光、耐冻融和干湿循环、耐磨蚀、耐微生物作用(霉)等方面,耐久性浆材的开发可从以下几个方面去探索
(1)通过对合成树脂的接枝或相嵌共聚合反应,使化灌浆材中所采用的树脂具备我们所要求的一些耐久性特性
(2)注重互穿网络复合化灌浆材的研究.如己有的MU无溶剂浆材系丙烯酸酯--聚氨酯的复合[2]、PU/EP水下化灌浆材系聚氨酯—环氧树脂的复合[10],他们都是互穿网络复合化灌浆材.由于两类树脂复合及其互穿网络结构,这就赋予他们超越任何单一树脂组份的优良性能,值得深入研究
(3)加入钠米材料对己有浆材进行改性.环氧树脂加进纳米材料改性的化灌浆材研究项目已获得水利部基金资助,从现己拿出的初步成果来看,该项研究将会提升环氧浆材包括耐久性在内的多方面性能
2.4.价格低廉的浆材开发
(1)水玻璃浆材的改性.水玻璃浆材是化学灌浆史上最早使用的化学灌浆浆材,同时也是目前使用最广泛的化学灌浆浆材之一.究其原因除该浆材具有无毒、粘度小、可灌性好等优点外浆材价格较低是个重要因素.该浆材不足处为凝胶时间调节不够稳定、凝胶强度很低和凝胶稳定性较差,金属离子易脱溶等,现多半用在临时或半永久工程中.因此今后对其改性工作应着重在提高强度和耐久性方面做研究.加入某些活性物质进行改性是值得探索的方向
(2)纸浆废液的无害化浆材开发.纸浆废液做成化灌浆材价格较低.将该废液中加铬类催化剂便可制得现称为铬木素的该浆材.因铬类催化剂中六价铬离子有毒,该浆材大家不敢用.故随后开发出多种无铬催化剂的高强木素浆材,今后应对其进行提高性能研究,以便推广应用
以上四条主要集中在无公害、多用途和耐久性浆材研究、开发上,至于浆材的定型化、系列化、标准化当然是化灌技术发展的必然要求,这里就不赘述
2.5.化灌技术的改进、提高和创新
已有化灌技术的总结、改进和提高研究.前已叙述了在过去的50年中,我国有包括水电等大量的建设工程应用过化学灌浆技术,有许多采用化灌解决工程难题的典型经验,其中有些已有初步总结,如复合灌浆技术等;有些则尚待总结,如化灌的密闭传输、自动记录、集中管理和实时监控技术等.不管过去有无总结,现有的化灌技术都需要从事化灌技术研究的专家、学者与有经验的工程技术人员相结合,在总结实践经验的基础上改进、提高,并能有所创新
2.6.化灌设备仪器的系列化、成套化、标准化和环保化
(1)高性能化学灌浆泵的系列化、成套化和标准化.高性能化学灌浆泵是实施化灌作业的主要设备,国内有多家研究所和小企业能研制和开发,但都只能小批量生产或试生产.今后应定点、定型生产,并向产品的系列化、成套化、标准化方向发展,以方便推广应用化灌技术
(2)化学灌浆自记仪的研制.化学灌浆自记仪的研制可有效地避免人工记录难免出现的一些差错,将对提高隐蔽工程中的化学灌浆质量起到很好的监控作用,并使化灌数据分析建立在可靠的基础之上.化学灌浆自记仪在技术原理上与己有的水泥灌浆自记仪有所不同,目前国内已有几套研制方案,但还未见样品问世,很需要加快研制步伐,以应工程化灌监理之急需
(3)密闭式传输浆设备的研制.现己研制出的一些设备要满足环境标准要求,保证安全生产
(4)现有产品提高质量研究.国内生产的一些化学灌浆设备仪器在加工精度和质量上与国外同类型产品还有一定差距.因此,在这方面我们会有大量改进和提高工作需要去做
2.7.化学灌浆行业标准、规程、规范的制订
化灌施工具有隐蔽性特徵,各行其道搞施工必将出现很多问题,甚至会形成工程隐患,值得我们高度警惕.然而我国至今还没有一部全国性行业标准和化灌施工规程、规范,这是很不正常的现象,应立即着手进行制订.希望政府相关部门能给于大力支持
2.8.化学灌浆理论的研究、探索
新型化学材料论文范文第7篇
关键词：化学灌浆 无公害 环氧树脂 聚氨酯 丙烯酸盐 酸性水玻璃 化学灌浆泵
1 我国化学灌浆技术发展成绩
化学灌浆(ChemicalGrouting)是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项地基处理和混凝土修补技术.即化学灌浆是化学与工程相结合,应用化学科学和化学浆材解决地基和混凝土缺陷处理(加固补强、防渗堵漏),保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项工程技术.随着化学灌浆技术的发展和进步,现己成为现代工程中颇具特色且不可或缺的一项先进技术
国外化学灌浆最初是适应于地基处理和采矿业发展的需求而发展起来的,其可靠性得到公认并被广泛采用至今己有80年以上的历史.我国的化学灌浆技术应用与研究起步较晚,但发展较快并有自已的独创.如果以1953年在佳木斯等地采用碱性水玻璃进行化学灌浆算起,也才只有50年的历史五十年来，我国在化学灌浆技术这个小领域取得了成绩[3]，主要表现在以下方面：
(1) 化学灌浆从无到有，从小到大发展起来，已成为我国现代工程技术不可或缺的一个组成部分
(2) 国外有的常用化学灌浆浆材品种，我国基本上都已开发出来（如环氧[1]、甲凝、丙凝、丙烯酸盐、酸性和碱性水玻璃、水溶性、非水溶性和弹性聚氨酯、脲醛树脂、铬木素等）
(3) 化学灌浆浆材品种开发中还有一些独创.如甲凝、弹性聚氨酯,甲氰凝和环氧—聚氨酯,丙烯酸酯—聚氨酯等互穿网络灌浆材料
(4) 化学灌浆设备的研制开发已基本能适应和满足国内化灌工程的要求[8].如化学灌浆泵、灌浆阻塞器、密闭配输浆装置和各种封缝材料等．
(5) 化学灌浆技术已在国内水电（大坝、堤防、水库、电站）、建筑（地上、地下、人防）、交通（公路、铁路、隧道、桥梁、港口、机场）和采矿等四大部门得到推广应用
(6) 化学灌浆技术应用已解决了许多工程难题，取得良好的效益.以水利为例，如三峡[4]、葛洲坝、龙羊峡、丹江口、陈村、凤滩、万安等水利枢纽都是采用化学灌浆技术解决一些工程技术难题的典型例子
(7) 化学灌浆已从工程完建后的应用，发展到工程兴建前设计中就采用.如三峡化灌帷幕预计15000米，化灌加固地基预计3000米
(8 )化学灌浆技术在一些方面已具国际先进水平，如青海龙羊峡大坝采用中化798环氧浆材处理G4伟晶岩劈裂带和三峡大坝采用CW环氧浆材处理F1096软弱夹层及断层破碎带的水泥—化学复合灌浆技术均堪称国际上处理低渗透性软弱岩土地层的先进技术
(9) 化学灌浆理论上也有一些突破和创新[6][7].如浆液扩散半径的计算理论、浆液湿面粘接理论、减低浆液毒性的拮抗理论、浆液吸渗理论等
(10) 化学灌浆技术出版物取得丰收.自上世纪八十年代以来己出版专著十余部.包括水利学报、水利水电技术、岩土工程学报、岩石力学与工程学报、长江科学院院报在内的全国132家科技期刊都选登化学灌浆的研究论文.近5年选登的论文就有200余篇
以上十个方面成绩,足以说明我国化学灌浆技术的进步和发展水平.此外,全国研究化学灌浆技术的工程科技人员已成立了中国水利学会化学灌浆分会,现挂靠在长江科学院.追溯到1968年,学会己举行过16次学术交流活动,出版了7部论文集,这些学术活动对推动我国化学灌浆材料的研发和化学灌浆技术的发展起了很好的作用
2.化学灌浆技术近期发展展望
我国化学灌浆技术近期应在前50年的基础上更具活力的继续向前发展,而无公害、耐久性好、适应工程各种苛刻要求且价格低廉的化学灌浆浆材的开发、应用和推广;化学灌浆技术的研究、改进和提高;化学灌浆设备、仪器生产的定型化、系列化、成套化、标准化和环保化及产品质量的持续改进和提高等必然是其发展方向
2.1.无公害浆材的开发
(1) 无毒催化剂的研制.环氧树脂浆材粘接强度高、稳定性好,因此是固结灌浆最常用的浆材.该浆材毒副作用主要来自所采用的固化剂和溶剂.在过去的近20年中,对环氧浆材胺类固化剂的降低毒性研究己取得一些成果,国内生产出商品名为T31、810、X-89、CD等毒副作用较低的一批改性胺类固化剂,对环氧浆材的推广应用起了较好作用,今后还应朝这个方向继续努力
(2) 无溶剂型浆材的开发.环氧树脂一般粘度都较大,制成化灌浆材一般都要添加有机溶剂,但很多有机溶剂不但气味难闻,而且具有毒副作用(如糠醛),添加后往往会产生环境问题.因此,人们在研究无毒副作用环氧固化剂的同时,也展开了无溶剂型环氧浆材的研制.无溶剂型环氧浆材的研究将得益于环氧树脂工业的发展,国内一些化工厂生产的低分子量环氧树脂粘度仅为20-25mPa.s.,这对今后无溶剂环氧化灌浆材的发展开辟了较好的前景.除此之外,把丙烯酸酯等树脂开发成无溶型浆材己呈现出更加美好的前景,值得努力探索
(3) 水做介质的化灌浆材的研制.水做介质,不用有机溶剂,对化灌浆材的无公害化是很有益的.过去已开发了LW、HW等为数不多的水溶性聚氨酯浆材,今后对水溶性浆材应放开视野,相信在有机或无机水溶性浆材开发和应用上将会呈现出较为理想的进展
(4) 某些已有浆材改造的研究.1974年,日本曾因使用抗渗性好的丙凝化灌浆材污染水质,引起饮水中毒事件而宣布禁用丙凝.之后,具有丙凝相似性能的丙烯酸盐浆材得到发展,但其主要成分丙烯酸镁仍存在一定的毒副作用,而科技工作者采用拮抗原理,在丙烯酸盐浆材中加入钙盐和适量的某种拮抗剂,却使其毒副作用下降到仅为丙凝的1%,成为实际无毒浆材[12].这个例子说明,我们可以探索通过对己有的某些化灌浆材进行改造,降低毒性,达到可使用标准
2.2.对工程各种苛刻要求相适应的浆材开发
(1) 新型高亲润、高渗透性化灌浆材的研究.虽然目前我们已有了一些高渗性的化灌浆材,解决了不少工程难题,但所用溶剂和固化剂多半都有毒副作用,不适宜环境标准,对工程地基微细裂隙、断层破碎带和泥化夹层及混凝土微细裂隙的处理仍有探索新型高亲润、高渗透性、无毒副作用化灌浆材的必要.这很大程度取决于表面活性剂和活性稀释剂体系的研究改进
(2) 弹性化灌浆材的开发.在工程伸缩缝止水和混凝土活缝、变形缝补强灌浆中需要具有弹性的化灌浆材.过去虽说也有一些开发,但必竟质量还不够高.今后除应加强对已有弹性环氧和弹性聚氨酯等浆材提高质量和消除毒副作用方面的研究外,更为重要的则是加强对能赋于环氧树脂弹性的固化剂的开发研究[11],从而适应建设工程之急需
(3) 快速固结浆材的开发.这里指的是浆液粘度又低,固化物性能优异,且固化时间可控制在几十分钟或几小时以内的浆材的开发.采用低粘度环氧树脂或新型活性稀释剂和开发应用能促使环氧树脂快速固化的新型环氧固化剂应能解决此课题
2.3.耐久性浆材的开发
耐久性概念含意较广,它包括耐水、耐酸碱、耐候、耐紫外光、耐冻融和干湿循环、耐磨蚀、耐微生物作用(霉)等方面,耐久性浆材的开发可从以下几个方面去探索
(1) 通过对合成树脂的接枝或相嵌共聚合反应,使化灌浆材中所采用的树脂具备我们所要求的一些耐久性特性
(2) 注重互穿网络复合化灌浆材的研究.如己有的MU无溶剂浆材系丙烯酸酯--聚氨酯的复合[2]、PU/EP水下化灌浆材系聚氨酯—环氧树脂的复合[10],他们都是互穿网络复合化灌浆材.由于两类树脂复合及其互穿网络结构,这就赋予他们超越任何单一树脂组份的优良性能,值得深入研究
(3) 加入钠米材料对己有浆材进行改性.环氧树脂加进纳米材料改性的化灌浆材研究项目已获得水利部基金资助,从现己拿出的初步成果来看,该项研究将会提升环氧浆材包括耐久性在内的多方面性能
2.4.价格低廉的浆材开发
(1) 水玻璃浆材的改性.水玻璃浆材是化学灌浆史上最早使用的化学灌浆浆材,同时也是目前使用最广泛的化学灌浆浆材之一.究其原因除该浆材具有无毒、粘度小、可灌性好等优点外浆材价格较低是个重要因素.该浆材不足处为凝胶时间调节不够稳定、凝胶强度很低和凝胶稳定性较差,金属离子易脱溶等,现多半用在临时或半永久工程中.因此今后对其改性工作应着重在提高强度和耐久性方面做研究.加入某些活性物质进行改性是值得探索的方向
(2) 纸浆废液的无害化浆材开发.纸浆废液做成化灌浆材价格较低.将该废液中加铬类催化剂便可制得现称为铬木素的该浆材.因铬类催化剂中六价铬离子有毒,该浆材大家不敢用.故随后开发出多种无铬催化剂的高强木素浆材,今后应对其进行提高性能研究,以便推广应用
以上四条主要集中在无公害、多用途和耐久性浆材研究、开发上,至于浆材的定型化、系列化、标准化当然是化灌技术发展的必然要求,这里就不赘述
2.5.化灌技术的改进、提高和创新
已有化灌技术的总结、改进和提高研究.前已叙述了在过去的50年中,我国有包括水电等大量的建设工程应用过化学灌浆技术,有许多采用化灌解决工程难题的典型经验,其中有些已有初步总结,如复合灌浆技术等;有些则尚待总结,如化灌的密闭传输、自动记录、集中管理和实时监控技术等.不管过去有无总结,现有的化灌技术都需要从事化灌技术研究的专家、学者与有经验的工程技术人员相结合,在总结实践经验的基础上改进、提高,并能有所创新
2.6.化灌设备仪器的系列化、成套化、标准化和环保化
(1) 高性能化学灌浆泵的系列化、成套化和标准化.高性能化学灌浆泵是实施化灌作业的主要设备,国内有多家研究所和小企业能研制和开发,但都只能小批量生产或试生产.今后应定点、定型生产,并向产品的系列化、成套化、标准化方向发展,以方便推广应用化灌技术
(2) 化学灌浆自记仪的研制.化学灌浆自记仪的研制可有效地避免人工记录难免出现的一些差错,将对提高隐蔽工程中的化学灌浆质量起到很好的监控作用,并使化灌数据分析建立在可靠的基础之上.化学灌浆自记仪在技术原理上与己有的水泥灌浆自记仪有所不同,目前国内已有几套研制方案,但还未见样品问世,很需要加快研制步伐,以应工程化灌监理之急需
(3) 密闭式传输浆设备的研制.现己研制出的一些设备要满足环境标准要求,保证安全生产
(4) 现有产品提高质量研究.国内生产的一些化学灌浆设备仪器在加工精度和质量上与国外同类型产品还有一定差距.因此,在这方面我们会有大量改进和提高工作需要去做
2.7.化学灌浆行业标准、规程、规范的制订
化灌施工具有隐蔽性特徵,各行其道搞施工必将出现很多问题,甚至会形成工程隐患,值得我们高度警惕.然而我国至今还没有一部全国性行业标准和化灌施工规程、规范,这是很不正常的现象,应立即着手进行制订.希望政府相关部门能给于大力支持
2.8.化学灌浆理论的研究、探索
新型化学材料论文范文第8篇
关键词：孔隙溶胶；胶凝时间；结实率；粘度
中图分类号：O648文献标识码： A
The Experiments of Pore-Sol about Its Properties of the Grouting Engineering
JIAJIE LIU
Abstract: the advantages of pore-sol include short gel time, high setting percentage, and the change of viscosity accord with the ideal change of viscosity, these benefits can satisfy the requirements about waterproof and leakage-prevention in the Grouting Engineering, and can plug fractures in short time, which can strive for the necessary time for reinforcement. This paper explores the gel time, setting percentage, and viscosity of pore-sol with designed experiments.
Keyword: pore-sol; gel time; setting percentage; viscosity
1概述
注浆材料是在地层裂隙和孔隙中起充填和固结作用的主要物质，它是实现堵水或加固作用的关键。注浆工程材料由主剂（原材料）、溶剂（水或其它溶剂）及外加剂混合而成。注浆工程材料必须是能固化的材料，其分类方法很多，习惯上把注浆原材料分为粒状材料和化学材料两个系统，而孔隙溶液属于化学材料。
化学浆液近似真溶液，具有一些独特性能，例如浆液粘度低，可注性好，凝胶时间可准确控制等，但化学浆液价格比较昂贵，且往往有毒性和污染环境的问题。本文主要研究化学浆液孔隙溶胶的一般性能，包括凝胶时间、结实率、粘度等。
2材料介绍
实验中使用的孔隙溶胶为中国矿业大学注浆堵水新型材料第三代技术配方生产的ZK-Ⅲ型孔隙溶胶。要成份为硅溶胶、高分子树脂的混聚溶胶。专用于岩石微裂隙、孔隙类型含水层等堵水加固。该化学浆液由A、B两种浆液按任意比例混合而成，A液和B液的混合比例可以影响孔隙溶胶的基本性质。A液成乳白色，粘稠状，B液是透明无色的液体，A液和B液都有刺激性气味。孔隙溶胶具有一定的腐蚀性。特别的孔隙溶胶B液具有强酸性，实验过程中应该注意自我防护。A液和B液混合后，便开始凝固成固体。实验过程中采用A液和B液体积比作为条件参数，探索孔隙溶胶的一般性能和A液和B液体积比的关系。
3胶凝时间
3.1胶凝时间意义
由于在注浆过程中必须在化学浆液凝固之前，确保其填充浆液到位，以达到防水或一定加固的目的。为了得到较理想的浆液扩散半径和较好的灌浆效果，凝胶时间应能准确的调节和控制。凝胶时间一般是指在一定的温度下，从参加反应的全部浆液混合时起，到浆液失去流动性止所经过的时间。凝胶时间主要受参加反应的成分影响，但同时还受浆液的配比、浓度、催化剂、溶剂、水的pH值以及温度等的影响。凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是指化学浆液全部混合后开始搅拌，到开始失去塑性所经过的时间；终凝时间是指从化学浆液全部混合后开始搅拌，到完全失去塑性所经过的时间。
3.2实验
实验中孔隙溶胶A液和B液体积配合比为控制条件，确定溶液体积配合比和胶凝时间的关系。实验采用倒碗法，定量的孔隙溶胶在两个实验碗中平稳匀速倒换直至初凝和终凝。在温度等条件不变的情况下，分别测试孔隙溶胶A、B液比例为3:1、4:1、5:1时，其初凝和终凝时间。孔隙溶胶实验总体积为200ml。实验进行两组，取平均值作为实验结果。
3.3 实验结果
由图1可知：初凝时间和终凝时间随着溶液体积比例的增大而增大，A液与B液比例越大，胶凝时间越长，反之，越短。初凝时间和终凝时间随比例增大的趋势接近线性关系，初凝时间和终凝时间的时间间隔受比溶液体积例变化影响不大。在其他条件不变的前提下，可以通过调整孔隙溶胶A、B液比例来控制其胶凝时间。
图1 胶凝时间与孔隙溶胶A、B液比例关系
4 结实率
4.1 结实率意义
结石率（β）是浆液固结后结石体积（V1）与浆液体积（V2）之比。表达式如下：
如果时，则结实体收缩；如果时，则结实体膨胀，结石率愈高灌浆效果愈好。由公式1可知结实率是衡量浆液体积缩小或膨胀的系数。一般情况下，注浆浆液在固化后体积会缩小，因此会影响浆液与破碎岩石和土层的结合，特别是裂隙中的浆液，因为体积收缩而不能填充整个裂隙，进而影响填充效果和防水效果。因此掌握结实率的变化规律对于注浆成果有重要意义。
4.2 实验
实验同样以孔隙溶胶A、B液体积比例为控制条件。在其他影响条件不变的前提下，配制A、B液体积比分别为2:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、6:1的试块，配制试块的浆液体积均为120ml。调配试块时，用玻璃棒搅匀，待完全凝固后放置不少于12小时后拆模，脱模后试块置于水中养护不少于12小时，因为实验发现没有养护的孔隙溶胶质量随着时间而减小，并且强度也随时间而降低，甚至试块会自动开裂。养护完成后，擦干试块表面的水，查看试块完整性，表面是否有裂纹，检查合格后开始测量结实率。
4.3 实验结果
对试块体积进行3次测量（为了准确测量，三次测量起始刻度应不同），取平均值作为凝结后体积，凝结前体积均为120ml。实验结果见图2。
图2 结实率与孔隙溶胶比例关系线性回归方程
由图2可得：在其他影响条件不变的前提下，结实率随着孔隙溶胶A、B液比例的增大而增大，通过线性回归分析可知，结实率（β）和孔隙溶胶A、B液比例关系（k）趋于二次方程关系。通过公式：
β= -0.0011k2 + 0.0186k + 0.8729(2)
可以计算出理论最大结实率为95.15%（A:B=8.45:1）。对于裂隙中的浆液，体积收缩明显，因此对于裂隙较多的岩体注浆时，应考虑二次注浆堵水或者其他手段以确保堵水效果。
5 粘度
5.1 粘度意义
粘度是度量流体粘滞性大小的物理量，浆液粘度是指浆液所有成分混合后的初始粘度。浆液粘度的大小直接影响浆液的扩散半径，从而影响到灌浆效果。粘度小，则扩散半径大。但为了防止浆液扩散太远而造成浪费，有时还要增加浆液的粘度。为了获得准确的数据，一定要在孔隙溶胶浆液所有成分混合好后立即测定。一般来说浆液的粘度随着稀释剂的用量和温度的升高而降低。一般液体的粘度用帕•秒（Pa•s）表示。此次实验测定孔隙溶胶粘度使用的是NDJ-8S旋转式粘度计。
5.2 转子的选用
使用旋转式粘度计测定粘度时，首先应选择合适的转子和转速。对于未知样品的粘度测量，首先应估计样品的粘度值，再选用相对应的几组转速、转子组合来进行测量。粘度测量的原则是高粘度的流体选用小的转子（表面积小）、慢转速；低粘度的流体选用大的转子（表面积大）、快转速。另外，应该关注扭矩百分比的数值，如果当显示的数值过高或者过低时，应变换转子或者转速。是该数值处在10%―80%之间为最佳，否则会影响测量精度。如果出现测试的样品在同种转子情况下，不同的转速时的扭矩百分比的数值都处在10%―80%之间，那取处于10%―80%之间的扭矩百分比偏大的为准。
5.3 实验结果
实验分别测试孔隙溶胶A、B液体积比为3:1、4:1、5:1的粘度曲线，实验浆液总体积为250ml。不同比例的孔隙溶胶进行不少于2次的粘度测试，在正常范围内，选择扭矩较大的粘度曲线作为实验结果（图3）。
图3 粘度采样曲线
由图3可知：孔隙溶胶的粘度随着时间而增长，A液和B液开始混合时，粘度增长较慢，在某一时间点后，孔隙溶胶的粘度急剧增长。在粘度增长的过程中，孔隙溶胶逐渐由液态变为固态。在注浆工程中，需要确认孔隙溶胶液态时的粘度，以便确定其扩散半径。因此反应液态孔隙溶胶粘度的曲线应是在某一时间点以前的曲线，而其后的曲线是不能反应液态孔隙溶胶的粘度的。因此参考孔隙溶胶的胶凝时间，在孔隙溶胶混合开始反应到终凝时间前某一时间的曲线才能反映液态孔隙溶胶的粘度。时间点的选择应该根据施工现场从开始灌注到浆液到达填充处的时间确定，且小于孔隙溶胶的终凝时间。同时，孔隙溶胶粘度时间激增点随着A、B液体积比的增大而后置。
图4 理想浆液粘度变化曲线
理想中的浆液粘度应该是初期粘度低，一旦胶凝则在某一时间（P点）粘度急剧增大（图4），初期粘度低有利于保证需要的扩散半径，填充裂缝和裂隙，某一时间粘度急剧增加有利于在达到扩散半径后及时凝固防水堵漏。由图3可看出在孔隙溶胶的胶凝过程中，其粘度初期增长较慢，在某一时间点后急剧增加，符合理想浆液粘度变化规律，有利于保证足够的扩散半径和防水堵漏，并且可以通过调整A、B液体积比来控制粘度激增时间点。
6总结
孔隙溶胶由A液和B液混合形成，A、B液混合后，孔隙溶胶便开始凝结。实验中孔隙溶胶的胶凝时间一般较短（2分钟以下），有利于在较短的时间内封堵裂隙，在应急防水堵漏中发挥重要的作用。孔隙溶胶具有良好的渗透性，其粘度增长变化规律符合理想浆液粘度变化，注浆初期有利于保证浆液的扩散半径，在粘度激增时间点后，粘度大大增加有利于防水堵漏。结实率和孔隙溶胶A、B液比例关系趋于二次方程关系，可以通过公式2计算相应孔隙溶胶A、B液比例的结实率，可以为确定补充注浆的用量提供依据。孔隙溶胶的胶凝时间，结实率，粘度激增时间点均可以通过孔隙溶胶A、B液体积比例进行调整。另外，通过抗压和抗折实验可以发现孔隙溶胶的抗压强度和抗折强度都不大，无法抵抗很大的外力。所以在注浆工程中，虽然能承受一定的外力，但是孔隙溶胶主要起到了防水堵漏的作用。
但是，由于在注浆完成后，存在裂缝和裂隙中的化学浆液可能会受到岩体内水压影响而被挤出，从而失去防水堵漏的作用。因此应在以后的研究中，设计实验研究浆液被挤出时的压强，从而保证化学浆液确实起到防水堵漏的作用。
参考文献
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新型化学材料论文范文第9篇
学生也可通过课外时间自选课题、自行设计，将试验过的实验内容带入选修课堂进行演示，供大家讨论，一起分享。从被动到主动，充分发挥学生的主体作用，提高实践能力和创新意识。对学生科学方法的形成和实验技能与科学素养的提高是一种很好的锻炼。抓住时机，在不同学习环节设置不同学习内容，逐步培养探究性教学能力(1)大一新生在完成高中到大学的衔接与过渡中适时增加探究性实验教学。大学化学实验教学与中学化学实验教学相比，无论是教学目标、知识难度、学习方式，还是实验操作技能、思维能力、创新意识、科学品质等方面都有了质的飞跃。大学教师要了解学生在中学阶段的学习过程，增加与中学联系紧密的探究性实验(高校称之为设计性实验)，帮助大一新生顺利完成高中与大学的衔接和过渡。例如:针对课本内容“CuO是碱性氧化物，加热时易被H2、C、CO、NH3等还原为铜:3CuO+2NH3==3Cu+3H2O+N2”，即可要求设计成探究性实验并验证。在此基础上，再设计探究复杂实验，如碱式碳酸铜的制备，需要学生自行列出仪器、药品、材料清单，配制反应物溶液，探究反应物的合理比例并确定制备反应的浓度和温度条件，分析生成物颜色、状态等，强调实验过程中的变量控制，除了定性实验外还要求定量实验———计算产率。整个实验过程上升到新的高度，培养了学生独立设计实验、科学研究能力，顺利完成过渡，有质的飞跃。(2)教学实习理论结合实际、学以致用。在大学期间，师范生的学习与实习应有更紧密的结合，让学生在学习理论的同时，随时联系实际教学，不断练兵，学以致用。要熟悉《普通高等学校招生全国统一考试大纲》对化学实验与探究能力的要求，熟悉中学化学教材，熟练掌握教科书中的探究性实验，并反复训练实验教学能力。在教育实习期间，教学法实验室全天开放，有针对性地指导实习生提升探究性实验教学的能力。(3)毕业设计全面提升科研创新能力。毕业设计对于大学生科研创新能力的提高，不可小觑。论文写作是训练学生独立进行科学研究的过程，论文选题、查阅文献、收集资料、整理资料、利用资料;设计实验，独立思考分析问题、解决问题;验证实验;得出结论;论文汇报等环节，是训练学生进行科学研究的基本程序和方法。通过几个月时间，成百上千次实验，不断发现问题与解决问题。实验能力得到提高，创新能力得到加强，综合素质得到提升。在毕业设计中，也可以让学生尽早介入教师的相关科研课题组，延长毕业设计时间，增强科研创新的可能性，也可以注重引导学生关注中学化学探究性实验教学，对此进行全面深入地研究，深化对中学化学探究性实验教学的理解与认识。(4)教学做合一实现本科生的卓越成长。陶行知认为教学做是一件事，不是三件事。我们要在做上教，在做上学。为了加强探究性实验教学能力，高师院校可以按照“精英化”和“个性化”模式，吸引优秀学生积极参与社会服务，承担中学生奥赛的实验培训工作，指导中学生科技创新活动。这些实践活动，既可以提升学生“我为人人”的社会服务意识，又能让他们享受到“人人为我”的社会回报，切实提高探究性实验教学能力。多途径进行探究性实验，练好扎实基本功(1)开放性实验积极开展实验室开放工作，根据实验室自身条件设计一定数量、切实可行、具有创新意义的命题实验项目供学生选择;学生也可自带实验课题，并提出申请，由实验室安排指导教师，设计好具体的实验方案，经批准立项后开展实验。开放实验纳入学生实践教学环节，鼓励学生利用课余时间参加实验室开放活动。甚至可以选拔一些思想觉悟高、能力强的本科生参与开放性实验室的管理。在开放性实验过程中学生居于主体地位，教师起辅助作用，指导学生自主学习，全方位进行探究性实验训练。我校化学基础实验室开放“二氧化碳相对分子质量的测定”、“茶叶中一些元素的分离与鉴定”等实验让学生体验科学研究的过程，了解科学研究的方法;“纳米氧化锌的制备与研究”让学生体会典型绿色化工工艺;“淮北地区生活用水水质分析”让学生从化学的角度，就生活饮用水与健康方面开展一些基础性研究。(2)开展项目研究鼓励学生通过探究性实验开展项目研究，培养创新意识和实践能力。我校化学材料与科学学院开展“不同环境室内空气中甲醛的测定”项目研究，提高人们环境保护和自身健康保护的意识。(3)开设课外实验学生通过课外时间自选探究性实验课题、自行设计与试验，其课外实验内容可以在讨论课上演示。(4)开展创新实验竞赛通过丰富多彩的创新实验竞赛、科技活动实验和科技创新展示会等形式，充分调动学生进行探究性实验教学的积极性，提高学生的创新力和创造力。我国是果蔬生产大国，我校化学与材料科学学院学生针对我国果蔬每年腐烂损失率高达25%～30%的现状，开展“壳聚糖及其衍生物涂膜对果蔬的保鲜性能研究”，通过制备不同的壳聚糖生物保鲜膜，并将其应用于果蔬的保鲜中，达到创新训练的目的。
加强化学教育专业学生探究性实验教学能力培养的意义与作用
培养优秀的中学化学教师高等师范院校是培养高素质中学教师的主渠道。而依据新课改，有针对性地加强高师院校化学教育专业学生的探究性实验教学能力的培养，必然有助于他们掌握新的教育理念，形成新的人才观、质量观、课程观，处理好传授知识与培养能力的关系，积极有效地引导学生独立自主地质疑、调查、探究，主动而富有个性地学习。而在教学过程中，他们也能够更好地与学生积极互动、共同发展，真正成长为优秀的中学化学教师。促成高师学生创新精神、实践能力的提升教育部“新世纪教改工程”明确指出，教育要注重学生综合素质提高，培养学生的创新意识和实践能力。在高师化学教育专业中，实验课占有非常重要的地位，有的课程实验学时占总学时的60%～70%［5］。探究性实验把教师的讲授转化成了精心引导，把学生的被动接受转化成主动地探究，把学生的学习过程转化成发现认识过程，促进了学生的动脑思维、动口表达、动手实验、动眼观察［6］，达到对理论知识的深入理解、认识和融会贯通。促成高师学生创新精神、实践能力的提升。有效解决中学化学探究性实验教学的问题创新型人才的培养，依赖于高质量的基础教育;高质量的基础教育重点在素质教育的实施;实施素质教育，关键在于教师的素质。“师范院校和其他承担基础教育师资培养和培训任务的高等学校和培训机构应根据基础教育课程改革的目标与内容，调整培养目标、专业设置、课程结构，改革教学方法”［7］。现在的大学生是新课程标准的受益者，他们在实践中学习，在学习中实践。他们作为学生改变了学习方式，将来作为教师也会改变教学方式，并在教与学的过程中不断进步。重视对高师院校化学教育专业学生的探究性实验教学能力的培养，必然重视技能与能力的培养、方法的训练、情感与态度的养成教育等。拥有新的教学理念和教学能力的创新型化学教师队伍的建立，正有赖于此。也只有加强创新型教师的培养，才能有效解决中学化学探究性实验教学中面临的诸多问题。
结束语
针对当前中学化学探究性实验教学的实际情况，高师院校有必要着力培养化学专业大学生的探究性实验教学能力，思考实验教学中出现的问题，提出切实有效的解决措施，多角度多层面促成他们探究性实验教学能力的养成，并由此进一步培养其创新精神与创造能力，让这些未来的化学教师，服务教育，服务社会，保证基础化学教育的优质高效发展，同时收获创新、创造带来的丰美人生。
新型化学材料论文范文第10篇
关键词可持续发展 生态设计 室内环境
中图分类号:J0文献标识码:A
生态、环境和可持续发展已经成为二十一世纪面临的最迫切的问题。室内生态设计问题同时也已经成为生态建筑研究中极为重要的内容之一,工业社会以来,人口剧增,自然资源大量消耗破坏以及环境的污染等问题已经成为当今社会所亟需关注的问题。一个可持续发展的未来要求我们必须对这些问题做出决策,这种决策将决定我们下一代继承的地球是否适合居住。九十年代以来,随着国家经济生活的发展,室内装饰设计已深入到各种类型的建筑中,室内设计所使用的材料也涉及到如钢铁、有色金属、化工、纺织、陶瓷、塑料、玻璃等多种物质。事实上,室内设计的施工使用中所引发的种种环境和社会问题,都将可能破坏生态环境。追求可持续发展是人类社会的最佳选择和共同任务。
1 我国室内设计的现状及生态问题
“生态”可以理解为生存环境或条件,人类生存环境的主体是建筑,由于人口膨胀以及天灾人祸所累积的负面影响产生的能源、土地、建房、环境等危机更加日益破坏生态平衡,并威胁到全球的可持续发展。随着人类生活水平的不断提高,对于室内环境的要求也日趋增强,已经不仅仅满足于功能需求,而发展成为物质与精神并重的空间需求。对生活环境要求的增高,生态问题也随之增大。首先存在普遍存在追求豪华、新颖、气派的倾向,近年来,人们生活水平的提高加强了人们特质文化需求的进程,追求的东西也越来越多,对于居室空间已经不仅仅是满足于其实功能需求,对于美观、气派、流行、时尚等的追求也日益增强。正因如此,在某些室内设计中他们会过分使用一些较为珍贵的装饰材料,像不锈钢、铝板、玻璃、磨光石材、大理石板等材料,这些材料的运用不仅仅是用于大型的公共建筑室内空间中,甚至在某些所谓的豪宅中也用大理石板装修墙面,用不锈钢包柱子,以至于造成大量耗用不可再生的珍贵装修材料,对建筑业的可持续发展是极为不利的。
其次,室内装饰材料选用的偏差性。装饰材料已经成为室内装饰设计中重要的装饰元素之一,越来越多的人喜欢通过材料本身的材质美、肌理感来装饰室内空间环境。正由于这种风气的产生与发展,人们往往会忽略材料本身所具有特性,忽略材料中所含的有害物质――这些对于身体有害的物质。现代室内装饰中大量使用人工合成的化学材料,其中相当一部分化学材料,含有对人体有害的物质,这些物质在使用中还会长时间散发出来,不仅有刺激性气味污染室内空气,而且影响人的健康,甚至会有一部分人的身体会对此产生过敏现象,患上所谓的“住房症”。
2 可持续发展观在室内生态设计中的定位
我国实施可持续发展战略的指导思想是:坚持以人为本,以人与自然和谐为主线,以经济发展为核心,以提高人民群众生活质量为根本出发点,以科技和体制创新为突破口,坚持不懈地全面推进经济社会与人口、资源和生态环境的协调,不断提高我国的综合国力和竞争力。可持续发展就是既要满足当代人们的需要,又不损害后人的需求及其共存的发展观。可持续发展的设计理念,要求通过设计来促进人与周围环境的协调,使人类赖以生存的环境能够持续地走向未来,而不是对环境的剥夺和污染。从而达到人工环境与自然环境和谐共存、共同发展。因此,可持续发展是当代设计师所要研究的重要课题之一,时刻应该思考如何在设计中使用健康的材料并保持与生态环境的平衡,有效并高效利用材料以便利于环境的生态保护。
近年来,国际上已开始注重室内环境生态设计的研究与实验,提出了以“生态概念”理论为基础的边缘性研究,并开展了一系列的活动,其目的是克服工业社会发展中对生态环境的破坏,使人类生存环境达到高层次的文明水平。现代生活的居住环境要求室内设计符合生态学的观点,运用基本无毒无害的纯天然材料和绿色建材,创造出回归自然,环保节能且自然,简朴、高雅的室内环境。人们寄希望通过设计来改善人类自身的生存环境,追求室内环境的风格与个性。
2.1 装饰材料的“绿色”定位
新材料的拓展赋予室内装饰丰富的物质基础,可以充分利用不同材料的质地特征进行合理搭配,从而可以获得千变万化不同风格的艺术效果。在选择装饰材料上,人们已经不再拘泥一格,而是打破传统的思想,打破一些固有的思想形式,去选择一些新型环保的建筑装饰材料,同时还具有功能与美观相统一的材料。
生态环保型装修材料正在逐步实现清洁生产和产品生态化,在生产和使用过程中对人体及周围环境都不产生危害,从室内更新出的旧材料又比较客易转换,并且可以作为再生资源加以利用,生产新产品。这是所有建筑材料的发展方向。目前已研制出的无毒涂料、再生壁纸等,都在不同程度上实现了上述目标。由于现在大多数产品都还达不到这种要求,因此装修材料首先要考虑选择无毒气散发、无刺激性、无放射性、低二氧化炭排放的材料,在真正意义上实现环保、生态、绿色,走上可持续发展之路。
2.2 装饰空间中视觉的“绿色”定位
室内装饰设计,其实就是要满足人们的精神需求,通俗说也就是人的审美意识和审美情趣,皆是对空间环境提出实用性、艺术性和个性等基本生活原则。是强调科学与艺术相合、强调整体性与系统性特征的设计,是人类社会的居住文化发展到千年文明高度的标志。采用不同的装饰手法、装饰元素、装饰材料都能表达出不同的空间形式。“绿色”设计也日渐成为时代的主题,从色彩、造型、肌理表现上都能体现出人们对于室内空间环境的追求的深层体现。
色彩的应用不需要额外的工作盆,只要事先做好构思,在进行其它环节设计时伴随着色彩的考虑就可以实现。因此十分简单易行。色彩应用又是如此的经济,在住宅中用较少的花费,例如重新粉刷、更换织物等,就可以使室内面貌唤然一新、赏心悦目。其次,使“绿色”造型,在时间和空间上达到永恒,达到自然美与人工美相结合的生态风格,迎合人们亲近自然、追求恬静的生活方式,
绿色能让人回归自然,放松、愉悦心情。同样,在材质本身上的肌理效果就加深了这种感觉,不仅仅局限于视觉享受,深入到了人的知觉享受,让使用者感知回归自然。显示素材肌理的的本来面目,可以起到一定的暗示功能性,如一般织物质地柔软、手感舒适,易产生温暖舒适的感觉,使人亲近。
3 可持续生态思想与室内设计创意
设计的目的是为人,而人的本性又是回归大自然,设计师力求人与自然和谐的创意理念,必将具有强大的生命力。大自然提供给设计师想象的空间无穷无尽,今天现代化的高楼大厦的原型来自于“兽洞”、“鸟巢”;现代化飞机的原型来自于天空的飞鸟;现代化轮船的原型来自于水中游鱼的发展。近年来,出现的以“回归海洋”、“走向天空”、“返朴归真”等为设计主题的室内空间,如雨后春笋应接不暇,这些都源于自然界原型,然而又是通过设计师活跃且丰富的想象力,获得创造灵感而实现的。
生物为了存在和发展,最起码的条件是必须平衡地心吸力,防御一切外力,适应自然环境。在长期的进化过程中自然而然地选择了最合理、最稳定、最经济的结构形态。这就为设计题提供了一个成熟而可行的创意触点。
4 结语
综观上述,建造一个生态城市的热潮正在我国兴起。其实,任何一个居住城市都是自然和人文生态结合的“生态”城市,只不过有些生态合理,有些城市生态而已。居住区不只是一类避雨遮荫御寒的人类栖息地,也是人类与自然环境、社会环境、经济环境和文化环境的生态关系。在呼唤生态,追求环保的室内生态设计思潮涌起的今天,用可持续的发展观来进行室内生态设计无疑是正确选择,也是与自然和谐,体现现代审美情趣的重要设计思维。
注释
①夏云.生态与可持续建筑.中国建筑工业出版社.
②中国21世纪初可持续发展行动纲要.中国环境科学出版社.
参考文献
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