土木工程材料論文免費(fèi)范文

　　土木工程材料是土木工程專業(yè)一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,在專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)中起著承上啟下的作用。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家搜集整理的關(guān)于土木工程材料論文免費(fèi)范文的內(nèi)容，歡迎大家閱讀參考!

　　土木工程材料論文免費(fèi)范文篇1

　　淺析現(xiàn)代土木工程中新材料的應(yīng)用

　　【摘要】FRP材料、 CFRP材料、玄武巖纖維材料、智能材料是現(xiàn)代土木工程中應(yīng)用的新型材料，這些材料性能優(yōu)異，易于使用。本文就上述材料的優(yōu)異性能進(jìn)行闡述，并分析其在土木工程中的應(yīng)用空間。

　　【關(guān)鍵詞】土木工程;FRP材料;CFRP材料

　　隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步， 土木工程結(jié)構(gòu)學(xué)科也獲得了很大的發(fā)展， 其發(fā)展在很大程度上得益于新材料的應(yīng)用，如FRP材料、 CFRP材料、玄武巖纖維材料、智能材料等等，這些材料憑借優(yōu)異的性能正被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于橋梁工程、民用建筑、海洋工程、地下工程等土木工程建筑。

　　1 FRP材料

　　FRP材料即纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料，F(xiàn)RP由增強(qiáng)纖維和基體組成，一般用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚脂、環(huán)氧樹(shù)脂與酚醛樹(shù)脂做基體，以玻璃纖維或其制品作增強(qiáng)材料的增強(qiáng)塑料。該材料具有抗拉強(qiáng)度、彈性模量小、抗剪強(qiáng)度低、抗腐蝕、抗疲勞性能好等特點(diǎn)。FRP的抗拉強(qiáng)度均明顯高于鋼筋， 與高強(qiáng)鋼絲抗拉強(qiáng)度差不多，是一般鋼筋的2倍至10倍。大部分FRP產(chǎn)品彈性模量小，約為普通鋼筋的25%～ 75%，因此， FRP結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常由變形控制。FRP的抗剪強(qiáng)度僅為抗拉強(qiáng)度的5%～20%， 這使得FRP構(gòu)件在連接過(guò)程中需要研制專門(mén)的錨具、夾具[1]。FRP材料可以在酸、堿、氯鹽和潮濕的環(huán)境中長(zhǎng)期使用， 因而可提高結(jié)構(gòu)的使用壽命， 這是結(jié)構(gòu)材料難以比擬的。

　　FRP復(fù)合材料在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用快速增長(zhǎng)，可用于包括柱、墻、梁、板及面板的抗震及補(bǔ)強(qiáng)加固。FRP纖維復(fù)合材料憑借耐腐蝕性能已廣泛用于加筋土中，由于該材料易被掘進(jìn)機(jī)具切斷，故可用于盾構(gòu)法掘進(jìn)豎井的混凝土墻、土釘及臨時(shí)支護(hù)用的復(fù)合材料地錨，而且由于價(jià)格低廉，安裝方便，干濕交替的擋土墻、地基錨桿及噴射混凝土筋中用的也很多。此外。因?yàn)榱己玫睦煨?，F(xiàn)RP材料在懸索橋及斜拉橋的纜索、預(yù)應(yīng)力混凝土橋中的預(yù)應(yīng)力筋中也光放應(yīng)用。FRP屬于人工材料，可根據(jù)工程需要采用不同纖維材料纖維含量和鋪陳方式等不同工藝設(shè)計(jì)出不同強(qiáng)度指標(biāo)、彈性模量及特殊性能要求的FRP產(chǎn)品，且FRP鏟平形狀可靈活設(shè)計(jì)。

　　2 CFRP材料

　　CFRP材料即碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，CFRP材料是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7～9倍，抗拉彈性模量為23000～43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)是高強(qiáng)度，是鋼鐵的5倍;出色的耐熱性，可以耐受2000℃以上的高溫;出色的抗熱沖擊性;低熱膨脹系數(shù)，不宜變形量;熱容量小，較為節(jié)能;比重小，僅僅對(duì)鋼材料的1/5;優(yōu)秀的抗腐蝕與輻射性能。

　　碳纖維復(fù)合材料在土木工程中的用途主要表現(xiàn)在碳纖維筋、碳纖維增強(qiáng)水泥和碳纖維增強(qiáng)木材。碳纖維筋的強(qiáng)度比低碳鋼高約90%，而重量?jī)H為后者的1/5左右;碳纖維與混凝土的附著強(qiáng)度高達(dá)713MPa，高于鋼絞線與混凝土2197MPa的附著強(qiáng)度;碳纖維筋具有良好的拉伸疲勞性能及耐腐蝕、抗沖擊、柔性高和易于操作的性能，因此在橋梁、碼頭等易受腐蝕的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。碳纖維增強(qiáng)水泥在水泥及其制品中摻和一定量高性能碳纖維和高效外加劑，以有效控制水泥及其制品塑性收縮及早期裂紋，提高水泥及其制品的密實(shí)性，增加水泥及其制品后期強(qiáng)度[2]。碳纖維增強(qiáng)木材是用碳纖維包裹木材或?qū)⑻祭w維片材鋪設(shè)于木材的某個(gè)側(cè)面或中間而形成的一種新型結(jié)構(gòu)材料。碳纖維的加入使木材的抗拉強(qiáng)度、防腐防火等性能大為提高，使其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。

　　3 玄武巖纖維材料

　　玄武巖纖維是玄武巖石料在1450℃～1500℃熔融后，通過(guò)鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維。類似于玻璃纖維，其性能介于高強(qiáng)度玻璃纖維和無(wú)堿玻璃纖維之間。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能[3]。此外，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對(duì)環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無(wú)任何危害，因而是一種名副其實(shí)的綠色、環(huán)保材料。

　　碳纖維和是目前世界上所采用的主要的加固補(bǔ)強(qiáng)用的新型材料之一，在橋梁、隧道、房屋等結(jié)構(gòu)抗震加固補(bǔ)強(qiáng)方面具有極為廣闊的應(yīng)用前景。利用玄武巖纖維高模量、耐沖擊和低成本等優(yōu)勢(shì)，可以開(kāi)發(fā)其在降噪、抗振和抗震等耗能領(lǐng)域的應(yīng)用。玄武巖纖維還可以用在具有高火災(zāi)危然的工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目，核電站，化學(xué)工業(yè)與石化工業(yè)，高層建筑群，造船工業(yè)，汽車制造業(yè)等領(lǐng)域。玄武巖纖維及其土工材料具有較高的強(qiáng)度、彈性模量和耐高低溫、耐侵蝕等性能，也適用于路面土工格柵中的基礎(chǔ)材料[4]。

　　4 智能材料

　　智能材料實(shí)際上是一種仿真生命系統(tǒng)，一方面能夠感知外界環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)所發(fā)生的變化，另一方面能提供針對(duì)材料自身的或外界的某種反饋機(jī)制，適時(shí)地將材料的一種或多種性質(zhì)加以改變，做出所期望的某種響應(yīng)。智能材料的功能表現(xiàn)為：反饋功能、傳感功能、響應(yīng)功能、信息識(shí)別與積累功能自診斷能力、響應(yīng)功能、自修復(fù)能力和自適應(yīng)能力、自診斷能力。

　　近幾年我國(guó)通過(guò)不同的方法支持智能材料與結(jié)構(gòu)的研究.目前許多項(xiàng)智能材料及其在土木工程中的應(yīng)用研究正在我國(guó)進(jìn)行著。目前，智能材料與結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用主要是將智能材料，比如上文提到的碳纖維等，混入到混凝土中，使混凝土構(gòu)件具有自我增強(qiáng)、自我診斷、自我愈合以及自我調(diào)節(jié)的功能[5]。智能材料在土木工程中重要的應(yīng)用，是自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展、計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料科學(xué)的重要階段的產(chǎn)物。因此，土木工程的未來(lái)深受高科技材料發(fā)展的影響，對(duì)此我們國(guó)家需要長(zhǎng)久的對(duì)其研究下去。

　　FRP材料、 CFRP材料、玄武巖纖維材料、智能材料已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于現(xiàn)代土木工程建筑，但由于價(jià)格、應(yīng)用技術(shù)、觀念等因素這些新型材料的應(yīng)用還不夠廣泛。革新技術(shù)、降低成本、加大推廣，這些新型材料能在現(xiàn)代土木工程中發(fā)揮巨大作用。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]劉冬梅，周劍霞;纖維增強(qiáng)塑料筋在土木工程中的應(yīng)用探討[J];科技與企業(yè)，2014，7：206

　　[2]暴慶祥;試分析基礎(chǔ)設(shè)施和土木建筑中碳纖維復(fù)合材料的實(shí)際應(yīng)用研究[J];中國(guó)科技博覽，2013，34：305.

　　[3]倪晶;紡織材料在建筑及土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用[J];江蘇商報(bào)(建筑界)，2013，21：100.

　　[4]李毛毛;無(wú)機(jī)纖維狀絕熱材料在土木工程中的應(yīng)用[J];山西建筑，2013，35：133.

　　[5]涂遠(yuǎn);智能材料在土木工程中的應(yīng)用[J];福建建筑，2014，2：26-28.

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