土工合成材料特点范文

土工合成材料特点篇1

关键词：高新材料 混凝土结构 碳纤维 特性 加固

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

随着材料科学的发展，碳纤维材料在土木工程中的应用成为国内外研究的热点。经过多年来的研究和应用实践的积累，碳纤维应用技术已在建筑工程领域中得到了越来越多的运用。碳纤维材料是人造高新材料，它具有优异的性能及稳定性，合理地使用会达到许多别的材料无法替代的优越性，在现代加固技术中，尤其是混凝土结构的维修加固中，它充分发挥了加固强度高、施工操作简便等特性，笔者在此全面介绍一下该技术的应用：

一、碳纤维的特性

碳纤维它是一种纤维状的碳材料。它是在经过几千度的高温下经特殊工艺制造出来的高科技材料产品。碳纤维材料具有耐老化、强度高、质量轻、抗腐蚀、物理性能极其稳定等优点。它的拉伸强度可以达到钢材的7—10倍，但是它的比重仅为钢材的25%不到。它呈黑色细丝状，直径极小，极易折断，不能单独使用。只有把碳纤维浸渍树脂后，采用特殊工艺将其制成纤维定向排列的复合材料后才能应用。一般成品片材又分为碳纤维布和碳纤维板。碳纤维布的随意性优于碳纤维板。

二、碳纤维材料加固技术的特点和优越性

1、碳纤维材料的化学稳定性能优异。该可以很好地增强建筑结构对外部环境的适应能力，延长建筑结构物的使用寿命。

2、碳纤维材料的物理力学性能优异。该材料的优异的物理力学性能使它可以有效应用于结构物的抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的补强工程，并且可以取得优异的加固补强效果。

3、碳纤维材料的质量轻、强度高，用它加固的结构体可通过装饰后，不留加固痕迹，不影响结构体外观。它质量轻、强度高的特点使它可以在基本不增加结构体积和不改变结构外形的情况下加固结构体。这是其它维修加固方法无法相比的特点。

4、粘贴碳纤维材料加固混凝土技术的施工工序非常简单、便捷。当它在加固施工时不需要启用大型工程器械，仅需要采用小型电动工具操作。所以它在施工时具有工种少，用工少，工期短，进度快等优点。由于碳纤维材料加固技术的施工便捷、简单，使它有着很大的经济效益和社会效益，所以用碳纤维材料加固技术是加固混凝土结构理想的建筑材料。

三、粘贴碳纤维布加固法

应用于工程实际的建筑材料的不断研发进步以及新型材料的出现，是建筑工程发展的重要驱动力。新型材料碳纤维的研发和它在建筑程的维修、加固领域的成功应用，使得建筑工程加固技术翻开了新的篇章。

1、碳纤维材料的要求

（1）碳纤维复合材料

碳纤维复合材料是由基体及纤维共同组成的。加固混凝土结构常用的纤维材料主要有以下三种：芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维。这三种复合材料的特点是:成完全线弹性的应力应变量，材料不存在屈服点或塑性区域。

用碳纤维布材料加固混凝土结构时，要求按结构的受力和构造特点将碳纤维布用粘结材料有序地粘贴于构件表面，以达到利用碳纤维布的特性对结构变形的约束，并提高结构物的极限强度和承载能力的目的。

(2)粘结材料

能否保证碳纤维布与混凝同工作的重点是粘结材料性能的好坏程度。粘结材料也是它们两者之间传力途径的关键所在。我们选用的粘结材料必须要有足够的韧性，它不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏，同时必须有足够的强度与刚度，才可以保证碳纤维与混凝土间剪力的传递。由于混凝土结构加固工程的施工环境不受限制，所以粘结材料必须能和碳纤维材料一样，可以适应恶劣的自然环境。

2、碳纤维布加固混凝土结构施工工艺与要求

（1）施工前的准备作业、基面处理要求

将碳纤维布粘贴于混凝土前，要求先用砂轮机先清除和打磨混凝土结构表面的劣化层；混凝土结构基面的错位与凸出部分要磨平，转角部位与凸出部分也要磨平，转角部位要进行倒角处理；裂缝部分要注入环氧树脂浆进行修补。

混凝土基面的清理：先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，然后用压缩空气清除粉尘；再用丙酮或无水酒精擦拭表面，也可用清水冲洗，但必须保证混凝土基面充分干燥后才能进行下一道工序的施工。

（2）粘贴施工要求

A、对需要加固的混凝土结构基面要求：碳纤维布加固混凝土结构技术是依赖碳纤维布与结构表面的粘贴有效率，所以要求基面的混凝土强度等级不得低于C15。同时要求被加固混凝土结构具有良好的保护层，并且基面要求平整。对于结构有起皮、剥落、腐蚀、裂缝及严重碳化等表面缺损，必须先进行修复施工处理。

B、碳纤维布的粘贴：碳纤维布加固混凝土构件时，要求采用薄布多层的粘贴方法，从而确保与粘结材料充分浸润。对于受弯构件，最好在受拉区沿轴向粘贴碳纤维布进行加固，并且在主纤维方向的断面端部附近进行必要的锚固处理措施。

C、碳纤维布的搭接与截断：粘贴碳纤维布加固混凝土时，因为碳纤维布与混凝土粘结应力主要集中于端部10cm范围内，产生的粘结破坏是脆性的，所以遇到碳纤维布必须搭接时，搭接长度必须不小于10cm。搭接部位要求必须避开构件的应力最大区范围，同时搭接端部必须平整无翘曲。

D、工程中选用的碳纤维布及其配套粘结材料，必须有厂家所提供的材料检验证明和合格证。

3、粘贴法加固材料质量控制

在施工中应严格控制的要点

(1)粘贴结材料的配合比控制

粘贴用胶结材料的配合比必须严格控制，它是粘贴加固质量和效果能否得到保证的关键环节，在配料时要求严格按使用配合比备料。

(2)施工温度控制

环氧树脂在低温条件下固化比较缓慢，一般直选择在15℃—28℃的温度条件下进行施工。如果遇到在气温较低时施工，必须采取加温养护措施。

(3)应保持成型所需要的压力

混凝土梁板加固时，大多数都是在梁的底面进行，由下而上进行粘贴。如果成型时施加的压力不足，就会造成与混凝土之间粘合不够紧密，导致补强层材料发生脱落，会影响加固的效果。

(4)粘贴控制

涂胶要求涂抹均匀，为避免形成空洞或脱胶，要用力将产生的气泡挤出刮平，否则将会影响到混凝土结构的加固效果，导致某些部位粘结不好，造成在混凝土结构使用过程中这些部位出现应力集中的现象，引起混凝土结构的破坏。

四、结束语

随着粘贴碳纤维加固混凝土的技术日益成熟，该技术在越来越多的工程加固项目中得到应用，其优越的性能在混凝土结构加固过程中得到了充分的体现，实践证明该技术是一种成熟而有效的混凝土加固方法，值得大力推广。实际施工中，我们应在《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》的基础上来进行设计、施工。笔者相信随着碳纤维技术的广泛应用，碳纤维会在现代建筑工程领域里获更广泛的使用前景。

参考文献：

1、吴启祥《建筑结构加固新技术一混凝土结构碳纤维加固技术》2005年

土工合成材料特点篇2

[关键词]复合材料 加固方法 建筑结构 混凝土

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0201-01

混凝土结构已成为当今世界上建筑物的主流。长期以来，人们通常认为混凝土是一种特有的耐久性材料，用混凝土建造的建筑物具有使用寿命长和无需维护的特点。但在长期的工程实践中发现，在很多情况下，钢筋混凝土结构由于各种原因而遭受的破坏也是相当迅速而且严重的，如设计的失误、施工质量的低劣，处于高温、潮湿、腐蚀、超载等恶劣的使用环境，遭受地震、爆炸、火灾等灾害的破坏，影响建筑物的耐久性和使用寿命，社会也负担着庞大的基础设施维修和管理费用。因此对既有建筑物进行加固和维修已成为当务之急，也是可持续发展的维修、加固、改造。新建技术的开发和研究是21世纪结构工程工作者的最大课题，目前世界各国正逐渐把建设的重点转移到既有建筑的维修、改造和加固方面。

近年来，随着新型复合材料FRP的产生和发展，用其对既有的混凝土结构进行补强和加固不失为一种简便、有效的方法，它具有传统加固方法不能比拟的优越性。采用碳纤维增强聚合物对建筑进行加固，加固效果明显且施工便捷，已经得到工程界的普遍认同。在欧、美、日等西方发达国家，这种加固、补强技术研究较早，已近产业化，而国内开展这方面的研究较晚，但发展速度很快。近年来，研究人员对FRP材料用于结构加固已经做了大量的研究工作，许多研究成果也已经应用于工程实践，并取得了很好的效果。

1 FRP材料的研究及应用

1.1 FRP的力学性能

复合纤维增强塑料（简称FRP，即Fiber Reinforced Plastic）制成的预应力筋，它是由多股连续纤维，如玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维等，采用基底材料如聚乙烯树脂、环氧树脂等胶合后，经过特制的模具进行挤压、拉拔而成型。FRP材料在成型材料的种类上可分为玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料（CFRP）以及芳纶纤维增强塑料（AFRP）三种。不同的纤维化学成分不同，其力学性能差别很大，相应的FRP也表现出差别很大的物理力学性质。

FRP材料的特点是：1）抗拉强度高。三种FRP材料的抗拉强度均明显超过了钢筋。2）自重轻、施工方便。FRP的密度仅为钢材的25%左右，这样，当建筑结构中采用FRP材料时，施工非常方便，可降低劳动力费用。另外，进行加固作业后，几乎不会对原有结构增加荷重，这对于既有结构的维修加固是非常有益的。3）弹性模量小。除了部分碳纤维材料的弹性模量与普通钢筋相近外，其余大多数FRP材料的弹性模量只约为普通钢筋的25%～70%。4）FRP材料的热膨胀系数与混凝土相近。当环境温度发生变化时，FRP与混凝土协同工作，两者间不会产生大的温度应力。

1.2 FRP材料的应用状况

1）FRP纤维混凝土。将FRP纤维用于混凝土中，可以提高混凝土的抗拉强度，增强其抗裂能力和耐久性。

2）FRP代替钢筋。FRP复合材料在长期恶劣的条件下具有良好的耐腐蚀性。

3）FRP代替预应力筋。FRP复合材料在土木工程中可以替代预应力筋，因为FRP材料密度小、重量轻、强度高，可以用作悬索桥及斜拉桥的缆索，甚至可以用作整个桥梁体系。

4）FRP型材。主要是指壳、板和管材。内填混凝土的FRP壳体系结构构件，薄壳由CFRP和环氧树脂预制而成，混凝土现场浇筑，壳对混凝土芯起到增强和模板作用，混凝土承受压力，使薄壳构件保持稳定且混凝土对相连构件起锚固作用。

2 复合材料加固修复混凝土结构技术的特点

2.1 复合材料补强加固功能

（1）提高混凝土柱承载能力和抗震性能

在大楼立柱、桥梁桥墩周围粘贴碳纤维布，可约束立柱、桥墩混凝土横向变形，改善混凝土的受力性能，提高混凝土抗压强度，增大混凝土柱的延性，有效防止混凝土发生脆裂破坏，这对混凝土柱抵御地震作用极为有利。

（2）有效提高混凝土构件的抗裂性能

在结构构件上粘贴碳纤维布可封闭原有裂缝，使其不再继续扩大延伸，可防止、延缓新的裂缝产生，而且改变裂缝的形态，形成细而密的微小裂缝，不影响构件正常使用。

（3）提高受弯构件抗弯能力

复合材料对提高受弯构件抗弯能力特别有效。在民用建筑、工业厂房、桥梁等结构受弯构件的受拉面粘贴碳纤维布可大幅度提高构件的抗弯曲能力。在基本不改变构件截面尺寸和自重的情况下，一般可提高原构件承载力的2倍～3倍。

（4）提高楼板的承载力，延长楼板的使用寿命

楼板、桥面板粘贴碳纤维布（板），可不增加楼板荷重，却能提高承载力。特别是对楼板开洞，粘贴碳纤维布可有效地改善洞边受力状态，延长楼板使用寿命。

2.2 复合材料加固修复混凝土结构的特点

1）高强、高效。可以大大地提高混凝土结构的承载力、延性、抗裂性能；2）加固施工周期短，从将复合材料粘贴在结构构件表面到粘结胶固化，满足强度要求，只需2d～3d；3）减振性能好；4）良好的耐热性能；5）超强的防水和防腐蚀效果，复合材料具有极佳的耐腐蚀性能，不必担心建筑物经常遇到的各种酸、碱、盐对结构的腐蚀；6）复合材料之组合是柔软的，树脂是可以流动的，其产品的形状几乎不受限制。在复合材料成型过程中可以在其中加入添加剂，以改善复合材料的阻燃性能、耐磨性能。

3 使用复合材料加固时应注意的问题

对劣损混凝土梁的成功加固以及复合材料厚度、刚度、粘贴长度的选择应考虑：1）既有构件的抗剪强度；2）补强后构件的破坏形态（塑性破坏）；3）补强加固后构件在使用荷载下的挠度情况。

在使用复合材料加固混凝土梁时，由于粘贴质量的好坏直接影响加固成败，所以在加固时应注意几个问题：1）严格按照复合材料加固混凝土梁的粘贴工艺要求进行施工，防止粘结剂涂抹不均匀或不足；2）补强加固梁的长期性能，包括复合材料板和胶结剂的老化性能和耐久性能；3）补强加固梁上拱情况下粘贴复合材料板的胶粘剂徐变收缩对梁体性能的影响；4）补强后混凝土梁的耐久性、疲劳性能以及梁体的可靠性和疲劳可靠性；5）防止混凝土出现弯曲裂缝或剪切裂缝；6）防止混凝土表面凸凹不平。

4 结语

由于复合材料本身具有优越的力学性能、超强的防水、防腐蚀效果、施工简便、施工周期短、质量容易保证等优点，在钢筋混凝土结构、钢结构修补加固工程中比一般加固方法有着非常明显的优势，对于水工建筑物中一些形状不规则曲面、复杂曲线、防水、防腐要求严格的结构补强加固更具有其他加固方法无法相比的优越性。因此，可以预料，复合材料在建筑物的修补加固工程中将会发挥重大的作用，有着非常好的发展前景。

参考文献

[1]张大厚，王继辉.复合材料在建筑领域的使用现状及发展方向[J]. 武汉理工大学学报，2009（04）

[2]肖艳.复合材料的发展历程及其应用[J]. 建筑，2009（24）

[3]邓文，崔建伟等.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用[J]. 产业用纺织品，2008（06）

土工合成材料特点篇3

关键词：水利施工；新型混凝土材料；材料优势；施工要点

混凝土是水利工程建设中最核心的施工材料。新型混凝土的应用，给水利施工企业带来了新的发展。

1新型混凝土的优异性能

与传统混凝土相比，新型混凝土不仅包括了其良好的特性，而且更胜一筹，拥有更多更优的性能。新型混凝土与时俱进，满足当前水利项目发展的新标准、高要求，与水利工程的创新前行步调一致。为了与时代同步，也为了满足施工企业的需求，新型混凝土以高强、轻质为发展宗旨，它的抗压能力更强，强度等级范围更广，耐久性更好，有较强的抗冻融能力，并且更加耐磨损、抗腐蚀，大幅度提高了防渗、防暴、防灾的性能。材质轻盈的新型混凝土有更好更佳的实用性能，它的出现受到了众多水利施工企业的欢迎，被有前瞻意识的水利人快速选择、接纳，成为施工现场最受欢迎的宠儿。

2新型混凝土的种类

2.1经济实惠的高性能混凝土

高性能混凝土材料适应性强，具备较高的强度，有利于体积的稳定。利用科学技术，大大提高了混凝土的力学性能和耐久性。制作时，采用低水胶比、优质原材料、足量的添加剂科学配置而成。值得一说的是，将耐久性比较强的高性能混凝土材料应用到工程建设中，可以适当延长水工建筑物的使用年限。与旧有的混凝土相比，高性能混凝土中加入了多种矿物掺和料和超塑化剂，配比和组成更为复杂，标准更高，要求更多。

2.2常被用于特殊结构中的高强混凝土

高强度混凝土的抗压轻度是普通混凝土的5倍左右。基于此，将其应用于水利施工中最合适，因为能够减小构件的截面。因为高强度混凝土具有密度大、抗变形能力强、抗压强度高3大优势，使得其被广泛应用于某些特殊结构中。作为高强度的新型人工建筑材料，高强度混凝土由原材料砂、石、水泥、硅粉、矿渣、减水剂等多种物质制作而成。

2.3耐久性不俗的轻集料混凝土

抗震性能佳且保温、隔热是轻集料混凝土的优势。它是由轻砂、轻粗集料（或普通砂与水泥和水）精心配制而成的。

2.4性能优良的自密实混凝土

较强的保水性、流动性、黏聚性是自密实混凝土的出色性能。正是源于自密实混凝土本身所具备的优势，大大降低了施工噪声，有效改善了周边的施工环境。自密实混凝土是指混凝土搅拌物主要依靠自重填充模型的。

3新型混凝土施工要点和关键因素

多个现实案例表明，选用合理的新型混凝土材料，并科学运用与之相匹配的新型混凝土施工技术，是为水利工程施工质量添石加瓦的不错选择。

3.1新型混凝土的施工要点

3.1.1施工前做好准备工作

运用新型混凝土施工前，要做好充分、周详的技术和知识准备工作。具体工作有以下几点：①观察施工场地的特征，选择适宜的原材料。②遵循混凝土配置方案，保证选择的合理性。科学、合理的选择能够有效缩短混凝土的水化时间。③与普通混凝土相比，新型混凝土的性能和材料具有一定的特殊性。所以，在配置新型混凝土时，要认真权衡，选用正确的配置环境和配置条件。秉承“经济适用”的配置原则，借用最新的科技成果，经过合力配置测试之后，即可配比出最科学的混凝土配置方案。如此配置的优点是，既能保证材料质量，又能降低配置成本。在此需要善意提醒的是，完成方案配比之后，要开始搅拌它。在搅拌期间，及时添加适量的外加剂和活性掺和料，以增强混凝土的特性。

3.1.2施工技术的重要环节

新型混凝土的浇筑作业较为复杂，所以，在施工过程中，要借助先进现代技术，制订科学的浇筑步骤。在浇筑前，务必依据施工要求和标准，正确操作，从严视之。

3.1.3专人监管，严把浇筑质量

在浇筑期间，交付专人监管，保证混凝土中无气泡产生，把好混凝土的浇筑质量关。

3.2新型混凝土施工关键因素

3.2.1水泥的水热化

搅拌混凝土时，水泥出现水热化现象。这是因为水泥本身的特殊性质。水泥水热化现象的产生，会带来较大的温差，导致裂缝线性度出现，进而影响建筑工程的稳定性和耐久性。

3.2.2材料质量

这是直接影响建筑质量的另一个重要因素。良好的施工工艺外加优质的施工材料，才能打造出优质工程。在配置混凝土时，除了要保证材料的配比，还要选择合理的生产材料，以确保工程的整体质量。

3.3注重新型混凝土的养护工作

板和梁的质量是水利施工钢筋、模板作业中需要重点考虑的问题。在作业过程中，混凝土是用来保护钢筋的，防止钢筋暴露在外而被腐蚀。正因如此，使用新型混凝土时，务必提前明晰其使用条件和特性。只有这样，才能用性能优异的新型混凝土呈现出最佳的施工效果。

4新型混凝土的具体运用

4.1微坍落度混凝土

灰浆量少、超干硬性是微坍落度混凝土的2大特性。这种混凝土之所以具备这2大特性，原因是在施工过程中，微坍落度混凝土会骨料分离，继而形成微小的渗漏通道，减小层间的结合力。凝胶材料碾压混凝土防渗是现在常用的防渗手段之一。在混凝土坝体的同一仓面和上下游坝面接近模板以及其他不易碾压的部位，借力微坍落度混凝土，用振捣棒振捣密实。这样做，不仅不会影响施工进度，还会加快施工精度，促使工程高质高效完成。

4.2聚丙烯纤维混凝土

为了防止混凝土表面形成收缩性裂缝，在一般的水利工程建筑设计中，都会设计一个间距为15～20mm的钢筋网。对于水利工程来说，使用聚丙烯纤维混凝土，能达到防收缩性裂缝的目的，并且效果喜人。干缩量小，且在初凝时足以抗衡塑性收缩裂纹，是聚丙烯纤维混凝土的显著特性。的确，工程建设运用聚丙烯纤维混凝土之后，施工难度减小，施工时间缩短。另外，与添加钢筋网相比，使用聚丙烯纤维混凝土能节约成本，减少经济支出。

4.3钢纤维混凝土

防腐蚀、抗磨损、抗水流冲刷是钢纤维混凝土优于其他类型混凝土的地方。但是，这种混凝土的缺点是造价高，施工不易，难度很大。可是，钢纤维混凝土的实用性很强，本身也很牢固。正是基于这种特质，钢纤维混凝土的使用十分受限。

5结束语

总之，着力推广新型混凝土施工技术的应用，对水利工程而言是新的出发点和新方向。新型混凝土材料具有良好的特性，应用新型材料能够提高工程质量，减少施工人员的工作量，获得较好的经济效益、环境效益和社会效益。

土工合成材料特点篇4

1.1硅粉混凝土

相比于普通混凝土，硅粉混凝土具有较高的强度和耐久性，但其水泥用量较大、水胶比小且不易泌水，容易发生塑性收缩，具有早期干缩率大，体积易变形等缺点。硅粉混凝土在施工中常常会发生早期开裂问题。为弥补硅粉混凝土存在的缺陷，可以考虑在配合比设计阶段，用粉煤灰和高效减水剂等活性矿物料来代替部分水泥，在满足各项要求的前提下，尽可能减少水泥的用量。此外，还可以通过降低混凝土绝热升温，以减轻温度控制的负担，降低混凝土开裂的几率。粉煤灰和高效减水剂的加入，可以显著提高硅粉混凝土的流动性和和易性，从而使其达到施工标准要求。

1.2聚丙烯纤维混凝土

聚丙烯纤维混凝土不仅可以有效防止混凝土浇筑后期的硬化，而且可以有效减少由于水分散失会泌水等而引起的混凝土开裂和塑性收缩问题，还可以减少混凝土硬化后期极易产生的裂缝与由温度变化所造成的微裂纹，具有改善混凝土抗冻、防渗和耐久性等性能的特点。另外，在聚丙烯纤维混凝土中，大量纤维随机分布于混凝土结构中，使得混凝土结构的韧性、强度和抗变形能力等都得到了显著的提高。同时，其还具有较高的粘稠性，可有效改善喷射混凝土的性能。聚丙烯纤维混凝土所具有的良好性价比使得其得到了广泛的应用。

1.3钢纤维混凝土

钢纤维混凝土近年来在水利水电工程领域得到了广泛的应用。它具有较高的初裂强度和极限强度。在混凝土中加入适量的钢纤维，可以有效改善钢筋混凝土结构的性能，也可以改变混凝土的破坏形态。钢纤维混凝土的掺量及质量具有明确的规定，在生产过程中，必须严格按照规定进行设计与生产。

2混凝土材料在水利水电工程施工中存在的问题

2.1拌合问题

混凝土在拌合阶段，混合料的质量对混凝土的质量具有巨大的影响。其中水泥和骨料是影响混凝土质量的两个关键原料。在实际施工当中，很多施工单位为追求利益最大化，而购买价格相对低廉的混凝土混合料。这些价格相对低廉的混合料往往在质量方面具有很大的不确定性，质量难以得到有效的保证，且强度通常也难以满足施工要求。同时，在水泥等混合料缺乏有效的防水措施情况下，混凝土的质量就会降低。此外，一些施工单位对骨料颗粒的大小没有进行严格的控制，也没有按照有关标准将其分级，从而严重影响了混凝土的强度和质量。

2.2施工问题

混凝土在施工过程中，主要包含浇筑、拆模和养护等过程，其各个施工环节之间的关联性程度，对混凝土施工的总体质量具有重要的影响。水利水电工程的建设依据不同的施工地点和施工要求而存在多种类型的构造，且不同的构造具有不同的功能，混凝土的施工质量和施工工艺等都决定着水利水电工程的最终质量。由于水利水电工程包括很多分工程，且很多分工程必须同时施工，这就造成了混凝土作业面的狭窄性，加之混凝土机械化水平不高等因素影响，使得混凝土施工质量存在严重的波动性。

3水利水电工程混凝土材料施工特点

根据水利水电工程的施工特点，在要求混凝土结构必须具备一定强度的同时，还应充分考虑其所处的位置，以对其防渗水、抗震、防冻和耐久性等进行合理的设计。一般情况下，水利水电工程施工规模都比较大、工期长，并且在其施工过程中，针对不同位置的混凝土结构也具有不同的要求，所以应特别重视大规模混凝土施工过程中产生的各种问题。裂缝和冻害作为混凝土施工中最常出现的两种问题，施工单位应对其给予高度的重视，并采取有效措施防止其在大规模混凝土施工中出现。混凝土结构的施工会贯穿整个工程的始终。在某些情况下，为赶施工进度，常会发生混凝土施工与其他工程交叉施工的现象，但仍需要花费较长的时间。在水利水电工程实际施工中，由于受诸多因素影响而导致工程间断是经常发生的现象，这就要求混凝土必须具有相应的强度，并进行科学的耐久性设计。

4水利水电工程混凝土材料施工技术

在水利水电工程建设当中，混凝土的拌合、运输和养护等都属于混凝土施工技术的范畴。混凝土在施工之前，必须要进行充分、均匀的搅拌，这是保证其质量的一个重要步骤。在科技日益发达的今天，混凝土的拌合已由传统的人工搅拌转变为机械搅拌。这不仅大大提高了混凝土搅拌的均匀性和充分性，提高了混凝土的品质和拌合效率，而且大幅减少了劳动力的投入。混凝土在运输过程中，要求运输工具必须具有良好的密实性，且不能同时装入多种混凝土原料，以避免运输过程中造成材料浪费。当拌合好的混凝土运输到施工现场以后，应马上进行施工，以避免混凝土出现硬化现象或是长期不施工现象，从而保证混凝土的施工质量。混凝土在施工过程中，要求施工人员必须明确混凝土的浇筑位置，并且在浇筑前还要确保浇筑位置既没有障碍物又是平整的。浇筑混凝土时必须要使用专业的压实设备，以确保混凝土的压实效果可以达到施工要求，浇筑作业完成后需对混凝土进行一段时期的养护，养护必须达到相关规范规定的期限。在保证养护时间的同时，确保养护充分到位，以为混凝土的施工质量提供可靠的保障。

5水利水电工程混凝土材料成本优化方法

混凝土材料具有明显的地方性特点，其经济性与当地、当时材料价格和经济水平具有极为紧密的联系，会随着当地经济和材料的市场价格变化而变化。这说明了混凝土材料没有通用的优化配合比，即对混凝土材料成本优化的分析应是针对当地、当时混凝土材料的市场价格而进行的。

5.1构建成本优化数学模型

混凝土材料成本优化隶属于数学的范畴内，因此构建成本优化的数学模型可以帮助水利水电工程混凝土材料的成本得到有效的优化。混凝土的自密实性是衡量混凝土质量的一个重要指标。自密实混凝土可以提高拌合物的工作性能，具有诸多优点，如显著提高混凝土的质量，包括混凝土的耐久性、密实性和力学性能等；充分利用工业废料，有利于节约资源、保护环境；大幅降低人工劳动力强度，节省人力资源投入；有效节约电能；减少环境噪音，改善工作环境，提高建筑安全性等。自密实混凝土不仅本身具有许多优点，而且在经济性方面也占有诸多优势，主要体现在以下几方面。其一，节约劳动力，节省电力和机械消耗。其二，高自动化水平，缩短工期，加快施工进度，产生巨大的经济效益。其三，在特殊条件下，可以解决现浇混凝土的施工难题，提高混凝土的耐久性和结构可靠度，从而提高混凝土的施工质量，减少后期维修费用。水利水电工程中混凝土材料的成本优化数学模型为min（fx），s.t.g（jx）≤0（j=1，2，……）其中，（fx）为目的函数，即混凝土的成本，g（jx）为各种约束条件，即满足混凝土材料工作性、力学性能及其他方面要求。利用这一函数可以在水利水电工程施工中得出混凝土材料优化后的成本。为了验证上述方法的可行性，本文以长沙市混凝土2013年市场价格与当前湖南省水利水电工程造价计算方法为例，采用上述通用成本优化算法计算自密实混凝土材料成本以及施工工程的最终成本，并与没有采用这种方法的材料成本和最终成本进行对比分析。计算结果如下：采用通用成本优化方法得出的自密实混凝土材料成本为30.68万元，较之正常预算节约5.25万元；采用通用成本优化算法得出的工程最终预算成本为416.3万元，与正常成本预算462.6万元，减少了46.3万元。这一实例说明，本文提出的通用成本优化程序具有可行性。

5.2采用成本优化通用程序

除了构建数学模型之外，还可以利用数学工具和现代化信息技术，如计算机技术。网络技术等来编制成本优化通用程序。在成本优化通用程序编制过程中，应确保混凝土材料的价格、基本物理性质可以随着市场的变化而进行及时更改，以使优化具有良好的通用性。为了提高成本优化通用程序的性能，需要对其进行多次的试验，并采用有关方法对混凝土材料参数合理范围和强度影响公式进行确定，从而将混凝土材料参数设置到成本优化通用程序当中。对水利水电工程混凝土材料使用成本优化通用程序，可以有效优化其成本。

5.3提高混凝土材料施工技术

在水利水电工程施工过程中，混凝土材料的施工技术对其成本具有一定的影响。因此，提高水利水电工程混凝土材料的施工技术可以有效降低成本，对成本优化起到一定的促进作用。施工单位应借鉴国外先进成功经验，积极引进先进施工技术和施工设备，并将现代化的信息技术融入其中。同时，积极引进专业的、技能型人才对现有施工技术进行改革与创新。

6总结

本文主要介绍了混凝土原料特性及常见典型混凝土特点，分析了水利水电工程混凝土材料施工特点与技术，以及在施工中存在的问题，提出了水利水电工程混凝土材料成本优化的方法，并通过有关实例来说明成本优化方法的可行性。通过文章的论述可知，混凝土材料的选择、施工特点和技术等各方面都会影响到水利水电工程的施工成本。因此，要想水利水电工程施工成本得到有效的优化，对混凝土材料的研究是必不可少的一项内容。根据水利水电工程施工情况，合理选择混凝土材料，提高混凝土施工技术，最终达到优化成本的目的。

土工合成材料特点篇5

土石坝由于其特殊的组成成分，不能一次就充分的夯实，需要反复的回填碾压，在回填碾压到一定的达标的厚度后，才能表现出土石坝的超固结特性。然后继续重复以上要求，只有经过高强度反复碾压的土石料才能达到水利施工中的技术要求指标。如果没有反复夯实，在应力变形计算过程中就会出现结果不准确，通常是低坝会变大，高坝会变小。所以，在土石坝工程中一定要反复夯实以达到科学合理达标的厚度。

二、土石坝的优点和缺点

通过实际工程中土石坝出现的各种现象做了分析总结，得出了已经普及的土石坝施工技术在建筑过程中的优缺点。通过分析比较优缺点，发扬优点，避免缺点，为水利工程做贡献。

1、土石坝的优点。

由我国老一辈工程师传承下来的土石坝技术，因其有着其他挡水坝没有的优点，被现一代的工程师继续使用并喜爱着。土石坝就是利用当地在施工过程中挖掘出的的土料与石料为原材料进行施工，大大节约了钢材料与木材料等建筑材料，也节省了在施工中占很大比例的材料运输费用，使成本大幅度降低，关于它的维护也十分方便与快捷，消耗的材料也比其它坝型少，而且土石坝技术又简单又方便，要求的技术也较低，施工队伍省心省力，后期维修工程组也方便。因此，得到了业界的喜爱与广泛的应用。

2、土石坝的缺点。

因为是在水利工程中研究土石坝技术，所以，对施工过程中水的导流处理就显得尤为重要。可是，因为土石坝的结构材料特点，使得导流不是很方便，还容易出现沉降与不均匀沉降现象；另外，当遇到洪涝灾害时，土石坝的特性使得很容易发生顶部溢洪；粘性，湿度等外界因素对土石坝的施工影响也是很大的。最后也是最重要的，渗漏是大坝，尤其是土石坝的最主要的缺点，轻者浪费水资源，重者引发溃坝的毁灭性灾难。所以，想要在水利工程中运用土石坝技术，就必须做好有效控制与预防渗流。

三、土石坝施工技术分析

1、规划了解土石方材料。

土石方材料具有安全性好，适应性强的良好优点。而且运用土石方材料施工可以明显缩短工期，造价也非常低，受到坝工界的追捧与强烈重视。而且，土石方材料料场的规划与土石方的平衡比是衡量堆石坝技术的重要条件。也制约着水利施工的经济效果。再者，土石方材料的布置关乎一个工程施工的进度与质量，是土石坝工程施工的后勤保障基地，所以，必须科学合理的布置。根据施工过程的先后顺序，工程的投资金额，工程量的大小，做好材料厂的规划与应用。对材料严格控制，对材料的各种物理化学力学性质严格了解并掌握，物尽所能，物尽其用。

2、严格选好堆放位置。

对土石坝的位置堆放一定要做好合理的空间规划，堆放的设计也一定要科学合理，使其具有一定的适应能力。根据具体的产状形态，储量的大小等因素布置好堆放材料的现场；再者，就还需考虑施工强度与在填充部位可能发生的变化，与材料的相互影响；最后，也是最重要的，就是一定要按需储存，不能过多，也不能过少，争取发挥土石坝堆放的最大功能。也需要根据矿堆有效容积的计算分析，建立数学模型与公式，推导一系列合理布置的方式。使确定堆放位置更加科学合理，也能提供有力的科学依据。也不需要基建的费用，节约资源，使得经济效益最大化。

3、土石方的加工。

基建中有大量的土石方挖掘，那么土石方的加工就显得尤为重要。由于土石方材料中土颗粒小，亲水性较强，表面积大的特性，所以，其在工程施工中就要严格求含水量。土石方材料中的土颗粒很小，表面在其加工中要格外的注意与掌握控制材料的含水量。烘烤技术，翻晒技术，自然蒸发发也是土石方挖掘过程中使含水量减小的的常见技术。当要使含水量增大时，也可使用在挖掘装料时加水的方法。运用多种方法使水利施工正常进行，保证施工质量，加快施工进度，科学合理并尽早完成工程。

4、土石坝坝基和岸坡的重视。

土石坝主要是由坝基和岸坡组成。千里之堤，毁于蚁穴，可见土石坝坝基的重要性。土石坝坝基上的杂物，草皮，树根，淤泥等一定要清理干净。泉眼，地道，洞穴这些非常容易堵塞的地方必须要经常检查，及时发现及时处理。可以先用机器处理，再用人工检查处理，使其彻底的清除干净，保障水利施工过程中没有留下一点隐患。还可以应用一些特殊的处理，例如湿陷性黄土地基处理，岩溶地基的处理等方式。综合应用，足够重视起土石坝坝基和岸坡。

5、土石坝的土料压实。

是否压实土石方是判断水利施工中土石坝施工质量是否过关的重要指标。压实后，土方的粘结立，摩擦力等性能都可以维持自身的稳定。土料颗粒的粗细也对是否压实有影响，颗粒越细，矿物质分散度越大，空隙比也大的土料最难压实，需要格外注意。所以，在土石坝工程施工中，尽量选用非粘性的大颗粒土料。使得施工过程中排水比较容易，压缩可更快，能科学合理的达到压实土料。还可以进行颗粒实验，来判断是否已经压实。

6、土石坝填筑施工。

土石坝因为其良好的优点在水利施工中被广泛应用，但需要注意很多方面。例如，在填铸施工中，要合理稳定有序。避免由于工种多设备多工序多的复杂情况而造成施工规划紊乱。可以在施工过程中采用流水作业，一条龙操作，避免由于平台空间狭窄而造成相互影响与打扰，科学合理的保障施工的进度。或者采用先砂石后土料的施工顺序，这样的顺序可以有效地平衡过渡料的填筑关系。再者，因为对土石坝的一些力学性质还不是了解的太透彻，还需考虑坝体填筑过程中的变形与应力，可以运用数值模拟方法对土石坝施工中的可能出现的变形与应力进行预测与模拟。

四、水利工程土石坝的施工管理

通过运用现代管理技术与方法，工程中的施工管理可以使工程队与企业大大的提高竞争力，也可以严格控制成本。水利工程土石坝的施工管理是一项需要具体科学合理以及高素质人员来助阵的工作。施工管理在工程施工中起着至关重要的作用，必须不断完善。管理部门负责判断一个工程质量是好的还是坏的，是否是科学的施工；监督与管理工程的进度；采取的技术是否合理。只有做好施工管理工作，才能使水利工程土石坝的各项性能指标达到规定的要求。以价值工程为核心的施工管理通过结构改造与优化，使得管理信息技术平台变得全方位多方面。

五、结束语

随着对土石坝技术研究的热度逐渐升温，本文的研究导向就是对水利施工过程中土石坝施工技术运用的分析。基于这一点,对土石坝优缺点进行了探究,并提出了严格施工，遵守规章管理制度，使用科学合理的手段等建设性意见。使得在水利施工中土石坝技术更加安全高效，也使得经济发展的更迅速，遇到更好的机遇，有更大的提升空间。

土工合成材料特点篇6

【关键词】土工网格；新型合成材料；加固作用；抗拉强度；岩土施工；应用

在岩土工程施工应用中，土工网格合成材料的应用与发展速度，在近几年来都比较迅速。通常情况下，由于土工网格材料本身具有比较突出的抗拉强度以及弹模性高等特征，在岩土工程施工应用中，与岩土土体的嵌固性比较好、耐久作用比较强等，因此岩土施工应用比较广泛普遍，并且应用发展速度十分迅速。本文将以某堤防工程施工为例，结合该工程中堤防加筋土挡墙以及斗破等结构部分的施工情况，从土工网格材料的作用特点出发，对于土工网格材料在岩土工程施工中的应用进行分析与论述，以提高岩土工程中土工网格材料的应用施工水平。

1、土工网格材料的性能特征与作用分析

1.1 土工网格材料的性能特征分析

土工网格材料是一种新型合成材料，在实际应用中本身具有抗拉强度高、弹模性高以及工程施工应用中土体嵌固性好、耐久作用强等特征优势，它是在岩土工程施工中应用的土工织物材料后应用与发展起来的。土工网格材料在制作实现过程中，主要是使用高密度的聚乙烯物质或者是聚丙烯物质，在经过一些列的热焊以及挤塑作用下，最终形成网状，并使用粗股条进行编织或者是使用合成树脂进行压制制作成等边六角形以及菱形、方形的土工网格形式，就成为我们通常所说的土工网。这种土工网在具有高密度的聚乙烯或者是聚丙烯板材上进行冲孔制作，然后通过加热作用在单向或者是双向的拉伸作用后，是土工网中的聚合物分析在拉伸作用下沿着拉伸作用力的方向呈现定向排列实现，以进行聚合物分子链之间的联结作用力加强，最终形成具有条格形或者是长方形的格栅状材料，也就是通常所说的土工格栅，这种土工格栅具有非常突出的抗拉特征，是一种典型的抗拉材料，通常情况下，这种土工格栅抗拉材料在拉伸作用后，材料本身的强度性能可以提高到原有材料强度的5倍到10倍拉伸强度范围标准内，在岩土工程中的施工应用非常广泛，并且施工应用优势比较突出，多用于岩土土体加筋加固施工。

1.2 土工网格材料加筋加固作用分析

通常情况下，在进行岩土工程施工中，岩土工程的土体虽然具有一定的抗压强度，但是由于土体结构的抗剪强度比较低，因此，工程土体在压力作用下，土体结构的破坏对于土体侧向变形情况大小有着很大的关系，一旦岩土土体的侧向变形情况越大，就会对于岩土工程的施工质量与安全都有很大的影响。因此，为了保障岩土工程施工的安全与质量，就需要进行岩土土体侧向变形扩展的控制，保证其侧向变形在允许变形范围内，而岩土工程土体加筋加固施工就是利用这一原理特征，进行岩土工程施工安全与质量保障的有效和重要措施。

应用土工网格材料进行岩土加筋加固施工，就是在进行岩土工程的土体中沿压力作用方向进行加筋材料的铺设，并且在将土体压实后，使土与加筋材料密切结合成为一种复合土体，也就是加筋土，从而提高岩层土体的抗拉强度以及抗剪作用等，提高土体结构性能，满足岩土施工中土体结构的承压需求，保证工程施工安全与质量。

2、土工网格材料在岩土工程中的应用分析

以某水利堤防工程施工为例，结合该水利堤防工程中堤身结构的加筋施工过程，对于土工网格材料的具体施工应用进行分析。

2.1 土工网格材料在加筋土挡墙中的应用

根据上文所述内容可知，加筋土就是加筋材料与土体复合的一种结构。在进行该工程加筋土的挡墙的施工中，由于加筋土挡墙施工对于加筋材料的抗拉强度要求尤其高，因此在进行施工中，就选用了具有较大抗拉作用的土工格栅，通过与工程土体的压实复合成为条带面板式或者是包裹式的加筋土挡墙结构形式。如下图1所示，为条带面板式加筋土挡墙结构形式示意图。

在应用土工网格材料进行加筋土挡墙制作施工中，以SR55型的土工格栅作用加筋土挡墙的上部加筋制作应用，以及使用SR80和SR200类型的土工格栅作为加筋土挡墙的下部结构加筋制作与主筋部分最为合适。同时，在进行加筋土的挡墙制作施工过程中，水平加筋材料的长度最好在2.5米以上，并且应在加筋土挡墙墙高的0.7倍以上。应用土工格栅进行加筋土挡墙制作施工中，主要是将土工格栅平铺在加筋土挡墙的充填材料中，经过分层压实后，就能够对于加筋材料的的筋材具有固定作用和效果。需要注意的是，在应用土工格栅进行加筋土挡墙施工中，对于包裹式的加筋土挡墙外部应注意使用土工织物进行包裹，以防止加筋土挡墙填料漏失。

2.2 土工网格材料在加筋陡坡中的应用

应用土工网格材料进行上述工程中边坡的加筋加固施工应用时，就是在进行工程土堤的填筑施工过程中，在填筑土堤的一侧或者是两侧边坡位置处，每隔一定的厚度进行土工网格的沿压力方向水平铺放设置，以形成一定坡陡面压力比例的加筋陡坡形式。需要注意的是，在应用土工网格进行上述堤防工程的加筋陡坡施工实现过程中，对于多层加筋施工中，各个加筋施工层之间的距离最好要控制在一层填土的最小压实厚度标准范围以上，但是也应注意最好不要大于0.8米，并且进行铺设的土工网格加筋材料层的铺设长度最小要在2米以上。

此外，在进行加筋陡坡施工中，对于陡坡坡面比例小于1：1标准的，在进行土工网格加筋材料的施工应用中，进行铺设施工应用的加筋材料的垂直间距在小于0.4米的范围标准时，需要将土工网格加筋材料铺设延伸到坡面处，不需要进行回折包裹实现，但同时为了保障加筋陡坡坡面结构的完整性与强度作用情况，最好在坡面进行植草或选用其他防护措施进行防护加强。大于上述坡面比例标准时，则需要使用土工织物对于加筋陡坡进行包裹防护。

3、结束语

总之，土工网格材料具有较高的抗拉强度与弹模性作用，并且在岩土施工应用中与土体结构嵌固性比较好，具有较高的耐久性作用，应用比较广泛和普遍，进行土工网格材料在岩土工程中的应用分析，具有积极作用意义。

参考文献

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土工合成材料特点篇7

关键词：气泡轻质土；吸水特性；减荷。

Abstract: combining the engineering general situation and the analysis of all kinds of load reduction plan than the election, the project has decided to adopt the bubble mixed light soil as the lake road load reducing backfill material, and its superior properties, mix parameters, construction technology, quality control and testing technology are discussed, finally pass to engineering according to the result of the analysis, the overall project quality indicators meet the design requirements.

Keywords: bubble light soil; Suction characteristic; Load reduction.

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

0 前言

轻质填土材料是人工制作的土工材料。其主要特点是容重比一般的土体小，而强度和变形特性可以达到甚至超过良好的土体，是工程界近年开发并在推广的土建新技术。轻质材料的种类很多，按其容重可分为准轻质材料（如粉煤灰）；轻质材料（如气泡混合轻质材料）及超轻质材料（如EPS）等。最早是使用粉煤灰、矿渣等材料制作轻质土；1972年挪威率先在公路填土中使用了泡沫塑料块体，此后轻质材料得到了较为广泛的应用。1980 年代，日本又相继将废弃的泡沫塑料制成一定大小的颗粒，并按一定的比例与工程废弃土混合制成了容重可自由调整的轻质土，而现在最新的轻质土材料是向土中混入一定比例的气泡和固化材料制成容重和强度都可自由调整的气泡混合轻质土。

由于气泡轻质土中含有大量的互不连通的孔隙(材料的孔隙体积含有率可超过70%),因而表现出良好的施工性能和物理力学性能,气泡轻质土是泡沫混凝土家族中的一员,它除了具有泡沫混凝土的特性外,还具生产投资少,施工灵活方便,单价低等突出优点,被广泛地用于基础设施建设及房屋建造工程领域。

1 工程概况

奥林匹克公园中心区地下商业建筑及下沉花园II 段气泡混合轻质土填筑工程位于地下商业建筑的结构顶部，毗邻2m 深“龙形”水域，从S4 轴一直到 E3 轴，全长324m，填筑宽度平均为13m，厚度0.35m~1.2m 不等，填筑总量约2900m3。根据工程结构特点及荷载要求,设计单位组织专家对各种轻型材料（如EPS、轻质粉煤灰、陶粒混凝土等）进行了多次方案优化比选论证,在满足设计各项指标的前提下,对其经济性、环保性、施工性等进行了综合评估,最终选用气泡轻质土进行减荷回填。

2 气泡混合轻质土的概念及组成

气泡轻质土是指在原料土中按照一定的比例添加固化剂、水和预先制备的气泡,经充分混合搅拌、输送、浇筑成型、养护所形成的轻质多孔材料。下图简要地说明了气泡混合轻质土的制作流程。

注：1. 气泡群的投入量应根据气泡的消泡比率来确定；

2. 根据本工程减荷需要，未采用原料土。

2.1 原料土

原料土可以是工程废弃土，也可以是细砂，但为了达到与固化剂及气泡的充分混合，并确保气泡混合轻质土的流动性，原料土的直径宜小于5mm，对于不满足要求的原料土，应先期进行解泥及必要的筛分处理。

2.2 固化材料

固化材料可以分为主剂和辅剂两种，主剂是主要起固结、加强土体骨架的作用，以水泥类为主，这些材料加入土中后与水之间发生水和作用产生Ca(OH)2产物，Ca(OH)2与粘土颗粒发生离子交换形成固化物，达到加固土体骨架的作用，实践证明，使用高炉水泥的效果更佳；而辅剂起催化、早凝的作用；如石膏粉、硅粉等，加入这些材料的目的在于减少主剂的用量，达到降低造价的目的。

2.3 起泡剂

起泡剂主要有界面活性类、蛋白类、树脂类材料等，通过将适量倍率稀释后的起泡剂定量泵送到发泡装置后，与压缩空气充分混合而产生大量的微小气泡群，气泡直径为30～300 ㏕左右，具有一定的稳定性，与土混合后可在土中形成多量的微小孔隙。

3 气泡混合轻质土性能

气泡混合轻质土的容重比一般的土体小得多，而其强度和变形特性可以达到甚至超过良好的土体，其主要特性如下：

1）轻质性，气泡混合轻质土内含有大量的微小气泡群，其容重不但比一般的土体要小得多，而且通过调整土体中的气泡和固化剂的含量，可以按照需要对气泡混合轻质土的容重在5~16kN/m3 内进行必要的调整。

2）强度的可调节性，通过改变各种成分的配合比，气泡混合轻质土的强度的可以在300~1500kN/m2 的范围内进行调整。

3）高流动性，气泡混合轻质土具有良好的流动性，可通过管道泵送，其最大输送距离可达到1500m，最大泵送高度可达到30m。

4）固化后的自立性，由于使用水泥作为固化剂，通常在浇筑5个小时后就会开始固化，且固化后可以自立，可进行垂直填土，且对挡土结构物几乎没有推挤力。

5）良好的施工性，由于其具有良好的流动性和固化后的自立性，且不需振捣和碾压作业，可进行远距离或在小空间内施工。此外，气泡混合轻质土中混有大量的气泡群，成品的体积可达到材料体积的3倍以上。

6）耐久性，属水泥类材料，与高分子材料相比，其耐久性，耐热及抗油污能力强，具有水泥材料同等的耐久性。

4 气泡轻质土配合比试验

4.1 配合比的设计原则

根据工程特点及荷载要求,气泡轻质土的配合比设计应遵循以下几个原则：

1）28 天龄期的抗压强度≥0.5MPa;

2）气泡轻质土在饱水情况下,顶板的最大上覆荷载不大于40kPa;

3）性价比适中;

4）施工性好,在5℃以上具有良好的流动性,保证泵送的顺利进行。

4.2 选定材料及其性能

本工程以减荷为目的,配合比试验的原材料只考虑水泥、发泡剂、憎水剂和水。其中快硬水泥为唐山市六九水泥厂生产的425号快硬水泥, 技术性能如下：

表1 水泥技术性能

发泡剂为广州博粤科技发展有限公司的专利产品技术性能如下：

表2 发泡剂技术性能

憎水剂为山东潍坊博瑞化工厂的专利产品,技术性能见下表：

土工合成材料特点篇8

为进一步提高土木工程材料课程的教学质量，笔者进行了大量的调查研究和文献分析，对南昌大学土木工程材料课程进行教学改革，并获得了省级和校级教改课题的支持。本文从教学内容、教学模式、教学方法三个方面阐述土木工程材料课程的教学改革情况，并进行了教学改革的效果评价。

一、教学内容的改革

土木工程材料种类繁多，各类自成体系，教学内容大多数是叙述性和分析性内容;同时，土工工程材料发展迅速，新材料层出不穷，以致学生在土木工程材料课程学习中难以抓住重点，出现什么都学、什么都学不好的情况。为了进一步提高土木工程材料课程的教学质量，增强学生课程学习效果，笔者从教材编写、授课内容编排、课时分配等三个方面对土木工程材料课程的教学内容进行改革。

(一)教材编写

2013年，南昌大学与其他兄弟院校编写出版了教材《土木工程材料》[12]。新编教材充分考虑到现有教材的不足，强化混凝土章节内容，增加了轻质混凝土、高性能混凝土、纤维混凝土、再生混凝土、大体积混凝土、喷射混凝土、活性粉末混凝土等新型混凝土的相关知识;根据实际教学情况，弱化部分章节，将石材、木材、合成高分子材料等章节内容进行相应删减;紧跟土木工程材料发展趋势，增加建筑节能材料章节;设置案例，在各章节中多设案例，引导学生用理论知识分析问题，与实践相结合。

(二)授课内容编排

根据土木工程材料课程特点，对授课内容进行重新编排，力求做到以下几点：突出重点内容，授课时以水泥、混凝土、沥青、沥青混合料为主要重点，以土木工程材料基本性质、气硬性胶凝材料、建筑钢材、新型墙体材料、建筑节能材料为次要重点，同时兼顾建筑功能材料、合成高分子材料、砂浆、石材、木材等;体现专业特点，注意授课内容与不同专业方向的有机融合，土木工程工民建方向专业重点突出水泥与混凝土的内容，土木工程道桥方向专业则要求掌握沥青混合料的配合比设计;水利水电工程专业则要求详细讲解大体积混凝土及其施工;紧跟土木工程材料发展趋势，更新教学内容，授课时将土木工程新材料(如新型混凝土、新型墙体材料)、新技术(如隧道盾构技术、大型混凝土构件预制技术)以及教师自身科研课题成果引入课堂教学中;结合工程应用，将国内外典型工程(如新型混凝土技术在三峡大坝、杭州湾跨海大桥应用)融入课堂教学中。

(三)课时分配

土木工程材料课程是一门理论性、实践性、实验性都非常强的课程，而土木工程材料课程的学时有限，在教学中合理分配课时是保证土木工程材料课程教学质量的关键。南昌大学的土木工程材料课程共48学时，其中课堂授课32学时，实践2学时，实验14学时，具体安排见表1。

二、 教学模式的构建

目前，土木工程材料课程的教学模式一般包括理论教学和实验教学两部分。笔者在重视理论教学的基础上，强调提高学生的实验实践能力。在土木工程材料课程中，除进行理论教学和实验教学改革外，还适当增加了实践教学环节。

(一)理论教学

土木工程材料课程需要让学生了解并掌握土木工程材料的组成、结构、生产、工艺、性能与应用的基本理论知识，为此，有必要将木工程材料课程的基本理论知识重组为土木工程材料的组成与结构、生产与工艺、性能与应用三大块进行统一讲授。同时可采用多媒体结合板书的方法进行理论教学，以达到缩减课时、增强教学效果的目的。

(二)实验教学

土木工程材料课程中现有的实验项目基本上是验证性实验，难以激发学生的学习兴趣和研究热情，因此在实验教学改革时，除了开展水泥实验、砂石实验、普通混凝土实验、沥青实验等验证性实验外，还设计了综合性实验和创新性实验。综合性实验是在设定原材料的基础上，进行不同强度等级、不同坍落度要求的高性能混凝土实验。创新性实验是让学生自选材料和自行设计实验。创新性实验前先将学生分为3～4个组并确定实验题目，要求小组同学查阅资料、集中讨论后完成创新性实验，比如减水剂与水泥相容性实验、缓凝剂对混凝土凝结时间影响实验、不同等级矿物掺合料对混凝土强度影响实验等。通过开展综合性实验和创新性实验，激发学生的研究热情，提高学生的自学能力。

(三)实践教学

在理论教学和实验教学的基础上，积极进行土木工程材料课程实践教学的探索与实践。组织学生到预拌混凝土搅拌站了解混凝土的生产运输过程，认知新拌混凝土的和易性，熟悉混凝土配合比设计，或组织学生到施工现场见识混凝土的浇注养护，了解建筑钢材的性能和加工，实现理性认识到感性认识的提升，从而大大提高了教学效果。

三、教学方法的改革

在教学方法上，土木工程材料课程教师在课堂上一般采用多媒体和板书相结合的授课方式进行教学，学生基本上都是被动接受知识，很少对土木工程材料进行更深入的思考。鉴于这一缺陷，笔者在课堂教学中，增加视频播放与课堂讨论环节，提供了网络辅助教学，完善考核方法。

(一)视频播放与课堂讨论

为让学生对土木工程材料的研究和发展有更深入的了解，特别是引导学生对土木工程材料进行更深层次的思考，笔者充分利用多年从事教学和科研工作的优势，特别制作了一段50分钟左右关于材料在仿生、智能领域研究和发展的视频资料，要求

学生提前自行观看，同时在课堂上也组织学生利用1个学时观看视频资料，之后用1个学时让学生走上讲台发表观后感想。

(二)网络辅助教学

网络辅助教学是高校数字化建设的重要体现，也是教师授课质量评价的重要组成部分。网络辅助教学为学生与教师之间搭建了一个很好的交流平台。教师可将很多相关的文档、幻灯片、视频资料上传到网络辅助教学平台上，让学生自行下载。学生也可在网络辅助教学平台向教师提问，教师可定期查看和回答学生问题。在教学方法上，网络辅助教学是对课堂授课方式的一种补充。

(三)考核方法

土木工程材料课程考核方法采用课堂考勤与课堂讨论、实验实践(报告)、期中考试(开卷)、期末考试(闭卷)四种形式相结合的全程考核方法，其中四种形式占总成绩的比例分别为15%、15%、20%和50%。四种形式相结合的全程考核方法，注重培养学生的自主学习能力和独立思考能力，全面评价学生的学习水平和课程的教学效果，对改变传统的一考定成绩、加强教学过程管理、分阶段检验教学效果、改革考试方法具有积极的意义。

四、教学改革的效果评价

土木工程材料课程经过上述教学内容、教学模式、教学方法的改革，可以让学生更好地掌握土木工程材料的理论知识，强化学生的自学能力，增强学生科研动手能力，提高学生创新能力，取得了良好的效果。

(1)授课内容：教师讲课内容有主次之分，学生学习理论知识不仅简单轻松，而且也更有针对性。对此教师可以适当减少理论课时，让学生有更多的时间进行实验实践。

(2)上课形式：在课堂上播放相关视频并进行课堂讨论，引导学生自主学习并积极发言，既能提高学生的表达能力，也能帮助学生对土木工程材料发展进行更深层次的思考，激发学生的创新思维，有利于学生养成独立思考问题的习惯。

(3)实验实践环节：除了部分验证性实验项目之外，还增设了综合性实验和创新性实验。综合性实验可以让学生在最短的时间内见识到各种不同要求的混凝土，创新性实验可以激发学生的研究热情。

(4)考核方法：采用上述四种形式相结合的全程考核方法，提高了学生上课的积极性，也有利于全面评价学生的学习水平和课程学习效果。

五、 结语

土木工程材料课程是集理论、实验、实践于一体的课程，学好土木工程材料，对于后续课程的学习具有重要的作用。鉴于土木工程材料课程本身的特点和学时的限制，要提高教学效果，使学生掌握土木工程材料知识，学会合理运用土木工程材料，必须从教材编写、授课内容编排、课时分配等教学内容，理论教学、实验教学、实践教学等教学模式，以及视频播放与课堂讨论、网络辅助教学、考核方法等教学方法三个方面进行土木工程材料课程的教学改革。本文对土木工程材料课程教学改革的思考，在教学实践中已得到了实施，同时也需要在教学实践中不断充实和完善。参考文献：

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