土工合成材料的作用篇1
【关键词】土工；合成材料；土界面；特性；试验
一、前言
土工合成材料发展十分迅速，而且具有很好的经济效益在工程中广泛使用。土工合成材料与土界面的强度参数更是成为学者们研究的重点。
二、试验概况
1、试验设备
拉拔试验设备为南京土壤仪器厂生产的tZY-1型土工合成材料综合测定仪。竖向荷载是由高精度调压阀和滚动隔膜汽缸组成的闭环反馈稳压系统；水平荷载采用应变控制加荷方式，由步进电机驱动变速箱均匀施加，应变速率从0.07～8.67mm/min分12档；数据由单片微机自动采集及处理。直剪试验设备为ZJ型应变控制直剪仪。
2、试验材料
试验中土工织物采用250g黑色裂膜丝（LmS）以及380g白色机织土工布（wGt）。试验中填料有吹填砂和软土，均取自汕头澄海吹填工程，根据规范吹填砂定名为中砂，软土定名为淤泥质黏土。
3、试验方法及内容
根据不同的筋材和填料设计了3种筋-土界面：①吹填砂与裂膜丝（砂-LmS-砂）；②吹填砂与白色机织土工布（砂-wGt-砂）；③上盒软土、下盒吹填砂与裂膜丝（软土-LmS-砂）。针对界面①分别进行了4组不同拉拔速率的试验，对界面③进行2组不同拉拔速率的试验，具体试验方案见表1。对于吹填砂则开展了4组不同剪切速率的直剪试验（0.4，0.8，1.2，2.4mm/min），均进行2～3次的重复试验以保证结果的稳定性。湿土样用喷壶洒水搅拌制备，以保证含水率均匀。填料分层压实，试验时，控制风干吹填砂的干密度为1.60g/cm3，吹填软土的湿密度为1.9g/cm3、含水率为42%。填料在每级荷载下固结一定时间后方进行拉拔，纯砂固结时间为15min，上软土下砂固结时间为24h。在长度方向上试样自由端伸出剪切盒以保证剪切过程中接触面积大小不变，剪切界面长度为20cm，宽度为10cm。
表1拉拔试验方案
三、试验结果与分析
1、吹填砂-裂膜丝工况
不同拉拔速率下吹填砂-裂膜丝-吹填砂拉拔试验结果见图1（a）～（d）。由图可以看出，筋-土界面无明显剪应力峰值，其剪应力-位移关系曲线呈硬化型，这说明筋-土界面在大变形条件下仍能保持较高的残余强度，拉拔速率的改变对拉拔曲线的形态无明显影响。
读取图1最大剪应力出现的位移值绘于图2。不难发现，随着正应力的增大，最大剪应力位移明显增大，但增幅逐渐减小，而随着拉拔速率的增大则是明显减小的，当速率超过4.33mm/min后，该值变化不明显。拉拔过程中，筋土相对位移是渐进性发挥的，筋材拉力及界面剪应力也是由施力端逐步传向末端的，拉拔速率越小，正应力越大，传递越慢，达到最大剪应力所需的位移也就越大。
由图3可看出，随着拉拔速率的增大抗剪强度呈快速下降、逐渐趋于稳定的规律。从0.53mm/min增至8.67mm/min，4组正应力（25～100kpa）下抗剪强度分别下降52.8%，42.8%，45%和33%，即拉拔速率的影响随着正应力增大逐步减小。另外，抗剪强度随正应力增大而增大，且在快速剪切时获得较大的增幅。综上所述，筋-土界面抗剪强度受正应力和拉拔速率的共同影响。为了探究拉拔速率的影响机制，根据试验结果绘制强度包线于图1（e）。线性拟合后得到各速率下的似黏聚力c和内摩擦角，相关指数均在0.98以上。
可以看出，似黏聚力随着拉拔速率的增大迅速减小，当速率超过4.33mm/min时，似黏聚力为0。内摩擦角有一定的减小，但逐渐趋于稳定值。究其机制，主要是裂膜丝与吹填砂的相互作用以摩擦为主、嵌锁咬合为辅，随着速率的增大，砂粒滚动较快，没有充分的时间嵌入裂膜丝的经纬缝隙中，嵌锁咬合效应减弱，宏观上表现为似黏聚力的突然丧失和一定摩擦特性的衰减（内摩擦角包括滑动摩擦角和咬合摩擦角，后者由嵌锁咬合作用引起），抗剪强度则大幅度减小。
四、土工合成材料界面应变软化模型
应变软化特性是一些土工合成材料界面具有的显著力学特性之一.许多有关土工合成材料界面的常规剪切试验以及大型剪切试验的研究中都强调了这一特性.图4给出了一个糙面土工膜与土工织物间界面应变软化现象的典型示例。从图中可以看到，随着剪切位移的发生，界面剪应力沿曲线上升并在一定位移处达到峰值，然后随着剪切位移的继续增大，剪应力反而下降并最终趋近于一定的残余强度值。
在与土工合成材料界面有关的数值分析中，很多学者根据试验资料，针对应变软化特性提出了不同的计算模型.Jones和Dixon利用传统的摩尔库仑理论，定义摩擦角和粘聚力为总剪切位移的函数，并且随着剪切位移的变化而变化，最终剪切应力剪切位移关系被简化为多段折线形式.
土工合成材料界面的力学特性因为材料种类、制造工艺、应力状态、环境条件等的不同有很大的差异，即使表现出应变软化特性的界面，其剪应力相对位移关系也在显著程度等方面存在很大的不同.因此，在数值计算中，针对不同特点的界面采用与之相适应的、能够准确模拟界面应力应变关系的本构模型是保证计算精度的关键.本文根据一部分土工合成材料界面剪应力位移曲线特点，提出了一种新的应变软化特性本构模型，并给出了界面剪切刚度计算表达式，以实现其在数值计算中的应用.对于应变软化现象不明显的土工合成材料界面，若忽略应变软化现象，则界面应力应变关系通常采用Clough和Duncan双曲线模型模拟，其峰值后应力应变关系简单地用水平直线代替.本文考虑界面的应变软化特性，以剪应力峰值对应剪切位移为分界点，将剪应力剪切位移曲线前后两部分分别处理，在剪应力达到峰值之前，剪应力剪切位移关系依然采用经典的Clough和Duncan双曲线模型模拟.剪应力达到峰值之后，即界面应变软化阶段的剪应力剪切位移关系以剪应力峰值为原点，用另外一条倒置的双曲线进行模拟。
五、结束语
总之，通过试验分析，我们对土工合成材料与图界面的作用特性有了一定了解，随着技术水平的发展，我们的研究也将更加深入，推动该项技术更快的发展。
参考文献
土工合成材料的作用篇2
【关键词】土工合成材料应用现状发展趋势
中图分类号：tU3文献标识码：a
土工合成材料是近几十年发展起来的一种新型岩土工程材料。它以人工合成的聚合物，如塑料、化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面和各层土体之间，起着加强和保护土体的作用。虽然土工合成材料问世历史不长，然而整个土木工程却因之发生了巨大变化，许多土木工程领域中的新概念也应运而生。土工合成材料是一种多功能的材料，利用合成纤维高强性、整体连续性、良好水理性和抗腐蚀等特性，可开发成透水的工程材料。目前已在水利、公路、铁路、工业与民用建筑、海港、采矿、军工等工程的各个领域得到广泛的应用。
一、土工合成材料的种类
土工合成材料（Geosynthetics）是一种新的岩土工程材料，它以人工合成的聚合物，如化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥增强或保护土体的作用。“土工合成材料”是一概括性术语，标识很广泛的产品，土工合成材可分为土工织物、土工膜、复合型土工合成材料和特种土工合成材料等类型。目前已广泛应于水利、水电、公路、铁路、建筑、海港、采矿、军工等各个领域的工程建设。
1、土工织物。土工合成材料是以高分子聚合物等制成的新型建筑材料。目前大致可分为：（1）有纺土工织物；（2）针织土工织物；（3）无纺土工织物；（4）复合土工织物。
2、土工膜。它主要是由透水性低的聚合物、沥青以及合成纤维和织物另加一定的填充料和外加剂制成的材料。它具有很好的防渗和防水性能及很强的抗变形能力和耐久性。它的厚度一般为0.25~7.50mm，它主要有以下优点：（1）改进荷载分布状况；（2）减少填料层厚度，并能满足抗剪强度的要求；（3）限制土体的侧向位移；（4）抗拉性能高，能避免产生裂缝；（5）增加土层刚度。
3、复合型土工合成材料。它包括土工格栅、土工网、超轻型土工合成材料、土工膜袋、土工垫、土工格栅等。常用的土工合成材料为前3种。
4、特种土工合成材料。土工特种材料包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、土工石笼、土工管、土工模袋、三维网垫、epS等,均由聚合物按需要分别以不同加工方法制成。如土工格栅是聚合物片材经冲孔和单向或双向拉伸，形成具有条格形或长方形格栅状的抗拉材料；土工带由聚合物经挤压拉伸，再加筋材复合制成的条带抗拉材料；土工网由聚合物经挤塑成网或由粗股条编织或由合成树脂压制成的具有较大孔眼和一定刚度的平面结构网状材料；土工模袋由双层化纤织物(织造型)制成连续的不同间距(厚度)的平面袋状结构材料。
二、工材料应用现状
1、加筋
（1）加筋土坡
将土工合成材料(土工格栅或土工织物)加入土坡中可以起加筋作用。就加筋功能而言,同针织土工织物相比,土工格栅和有纺土工织物可以在较小的应变下发挥作用,针织土工织物则具有土工格栅和有纺土工织物所不具有的土工合成材料平面内的透水性。在实际应用过程中,可将不同的土工合成材料组合使用,使得加筋效果更加良好。例如可将针织土工织物与土工格栅叠合铺设、针织土工织物与有纺土工织物叠合铺设结合,具有加筋和排水功能;土工合成材料作为土坡内排水系统(竖向和水平向)和土工格栅、有纺土工织物结合。土工合成材料在加筋土坡中的应用前景是将土工合成材料作为含有活性炭纤维的载体,使土工合成材料成为具有导水性的填充聚合物或金属纤维。从而,通过电泳、离子转移和电渗改善加筋区内细粒土的性质。
（2）加筋土挡墙
与加筋土坡类似,加筋土挡墙可以形成直立墙面。加筋材料可以是土工织物,但采用更多的是土工格栅。土工合成材料在加筋土挡墙中的应用前景是在锚固区设置聚合绳、条带和锚具(或土钉),将墙面单元通过加筋体锚固在锚固区。实质上,这一概念在20世纪80年代在我国的加筋土挡墙上已经采用。如果加筋土挡墙距岩体较近,也可以将锚具(或土钉)锚固在岩石上。
2、排水
土工织物主要是无纺织物，是良好的透水材料。无论是织物的法向或水平向，均具有较好的排水能力，能将土体内的水积聚到织物内部,形成一排水通道，排出土体。较厚的针刺无纺土工布和一些具有较多孔隙的复合土工布都可以起排水作用。在岩土工程中很多情况下需要采取排水措施,以降低渗透压力，或加速土体的固结,或降低无压渗流场的浸润线的位置。过去所采用的常规措施是在适当的部位(如两种透水性不同的土层的交界面，或土料与混凝土建筑物表面的交界面等)铺放在碎石层进行排水。用土工织物则可取代这种碎石层。这种取代不仅可以收到排水效果，而且施工特别简单(特别对倾斜或垂直方向的施工面)，工程造价也可以大为节省。可用于土坝内垂直或水平排水，土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水，埋入土体中消散孔隙水压力，软基处理中垂直排水，挡土墙后面的排水等。
3、防渗
（1）混凝土坝防渗
在混凝土坝的上游面粘贴土工膜。沿垂直方向每隔2米设一水平不锈钢槽,以夹紧土工膜。该方法的改善是先在混凝土坝上游面设置土工网格,然后将土工膜粘贴在土工网格上。由于紫外线和氧化作用,土工膜的寿命受到限制。如遇高温,这些作用对大多数聚合材料的影响非常大。这方面的发展前景应是开发改善型的聚合材料,以提供寿命更长的土工膜。
（2）隧道防渗
现行的方法是将土工膜用于永久性混凝土里侧的防渗体,与克重较大的针刺非织造土工织物一起,将水导入设在隧道底脚的排水出口,形成封闭的排水系统。然而,土工膜及其下面的土工织物的布置是很困难的。土工合成材料会从临时的护顶下垂,在永久性混凝土衬砌施工时容易遭到破坏。土工合成材料应和永久性混凝土衬砌同时施工,以避免在永久性混凝土衬砌施工时损坏土工合成材料。将来的发展是开发寿命在100年以上的土工合成材料,以抵抗隧道周围的不利环境,因而施工方法的改进和材料的寿命是最关键的问题。
4、隔离
将土工合成材料放在不同的材料之间或同一材料不同粒径之间及土体表面与上部建筑结构之间，使其隔离开来。当受外部荷载作用时,虽然材料受力互相挤压，而由于土工织物在中间隔开，不使互相混杂或流失，保持材料的整体结构和功能。隔离用的土工织物必须有较高的强度来承受外部荷载作用时而产生的应力，保证结构的整体性。可用于道路基层与路基之间或路基与地基之间的隔离层，在土石混合坝中隔离不同的筑坝材料，用作坝体与地基之间的隔离体，堆场与地基间的隔离层等。
工程土工合成材料的发展趋势
目前国内一些较大的工程，跨世纪工程中均不同程度地应用了土工合成材料。如长江三峡工程，长江口深水航道整治工程，上海浦东国际机场等，由此可以看出中国正成为土工合成材料应用与销售的最大市场。世界各国对中国土工合成材料的应用与发展都十分关注，积极筹划将设备和产品打入中国市场，这也充分说明中国土工合成材料市场的潜在能力很大。虽然近几十年来土工合成材料总的发展趋势是不管在产品的种类、数量和质量上都有大幅度的提高，而对这一新型材料的认识和应用还不普及，土工合成材料的利用和研究还比较少，有些材料的品种还是空白，与世界上的先进国家相比，还有一定的差距。但是随着工程建设的大规模发展，土工合成材料的推广应用必将在工程建设中得以迅速发挥，发挥巨大的经济效益和社会效益。
四、结束语
土工合成材料具有其独特的力学性能,应用范围广泛，各类土工合成材料已经应用到水利、土建所有的领域中。在某些种类的特定工程中应用土工合成材料，不仅可以减少造价，而且效果都优于其他材料。
参考文献
土工合成材料的作用篇3
关键词 土工合成材料软基处理反射裂缝加筋加固排水隔离
0 前言
土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料[1]分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料等类型。土工特种材料包括土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格室、土工织物膨润土垫、聚苯乙烯泡沫塑料（epS）等。土工复合材料是由上述各种材料复合而成，如复合土工膜、复合土工织物、复合土工布、复合防排水材料（排水带、排水管）等。本文着重介绍当前公路路基施工中土工合成材料类型和应用，以及就土工合成材料的各种性质适合处理哪些类型的软土地基作简要说明。
1土工合成材料的种类
1.1 土工布
土工布的制造过程是首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。土工布按制造方法可分为有纺（织造）土工布和无纺（非织造）土工布。有纺土工布由两组平行的呈正交或斜交的经线和纬线交织而成。无纺土工织物是把纤维作定向的或随意的排列，再经过加工而成。按照联结纤维的方法不同，可分为化学（粘结剂）联结、热力联结和机械联结三种联结方式。
土工布运用于路面裂缝的防治在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层，是一种常用的路面修复技术。它具有工期短、造价低、对交通影响小、修复路面服务性能好等优点。但其主要问题是沥青加铺层中容易出现反射裂缝，而设置土工布是延缓反射裂缝的主要措施之一。
1.2 土工膜
土工膜一般可分为沥青和聚合物（合成高聚物）两大类。含沥青的土工膜目前主要为复合型的（含编织型或无纺型的土工织物），沥青作为浸润粘结剂。聚合物土工膜又根据不同的主材料分为塑性土工膜、弹性土工膜和组合型土工膜。土工膜的不透水性很好，弹性和适应变形的能力很强，能适用于不同的施工条件和工作应力，具有良好的耐老化能力，处于水下和土中的土工膜的耐久性尤为突出。土工膜具有突出的防渗和防水性能。
1.3 土工格栅
土工格栅是一种主要的土工合成材料，与其他土工合成材料相比，它具有独特的性能与功效。土工格栅常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅分为玻璃纤维类和聚酯纤维类两种类型。
土工格栅有一定的刚度，从而使上面的负荷得到扩散，提高了地基的承载力；土工格栅抗拉强度大，格栅垫层可增强路基的稳定性；土工格栅能适应地基变形，砾石又能与格栅网孔互相锁合在一起形成稳固的平面防止砾石下陷，从而增加地基的抗剪强度，防止软弱地基产生过大或不均匀沉降以至侧向变形。
土工格栅在路基施工中的沟塘回填方面得到广泛使用，首先沟塘挖除淤泥回填至原地面后，先铺一层土工格栅并垂直路线铺设，沿路线走向铺满整个沟塘范围。横向铺网与路堤两边纵向盲沟相接，每相邻两幅土工格栅搭接长度为20cm，搭接边用u型钉固定。然后在其上填筑土并压实后再加铺一层土工格栅，再回填一层土并压实，最后再加铺一层土工格栅，其上再按照正常路基填筑，总共需要加铺三层土工格栅。这样处理过后能防止地基不均匀沉降造成的路基反射裂缝和侧向位移。
1.4 土工特种材料
1.4.1 土工膜袋
土工膜袋是一种由双层聚合化纤织物制成的连续（或单独）袋状材料，利用高压泵把混凝土或砂浆灌入膜袋中，形成板状或其他形状结构，常用于护坡或其他地基处理工程。膜袋根据其材质和加工工艺的不同，分为机制和简易膜袋两大类。机制膜袋按其有无反滤排水点和充胀后的形状又可分为反滤排水点膜袋、无反滤排水点膜袋、无排水点混凝土膜袋、铰链块型膜
1.4.2 土工网
土工网是由合成材料条带、粗股条编织或合成树脂压制的具有较大孔眼、刚度较大的网状土工合成材料。用于软基加固垫层、坡面防护、植草以及用作制造组合土工材料的基材。
1.4.3 土工网垫和土工格室
土工网垫和土工格室都是用合成材料特制的三维结构。前者多为长丝结合而成的三维透水聚合物网垫，后者是由土工织物、土工格栅或土工膜、条带聚合物构成的蜂窝状或网格状三维结构，常用作防冲蚀和保土工程，刚度大、侧限能力高的土工格室多用于地基加筋垫层、路基基床或道床中。
1.5 土工复合材料
土工织物、土工膜、土工格栅和某些特种土工合成材料，将其两种或两种以上的材料互相组合起来就成为土工复合材料。土工复合材料可将不同材料的性质结合起来，更好地满足具体工程的需要，能起到多种功能的作用。如复合土工膜，就是将土工膜和土工织物按一定要求制成的一种土工织物组合物。其中，土工膜主要用来防渗，土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。
2土工合成材料的应用
2.1 土工格室的应用
土工格室在集中载荷作用下， 受力的主动区会把所受的力传递给过渡区，但由于格室壁的侧向限制和相邻格室的反作用力，以及填料与格室壁的摩擦力所形成横向阻力，抑制了过渡区和被动区的横向移动倾向，从而使路基的承载能力得以提高。经过试验，在格室的限制作用下，中密砂的表观粘聚力可以增加三十几倍。很显然， 如果能增加路基材料的抗剪力或抑制三个区域移动就可以取得提高地基承载力的效果， 这就是土工格室的限制原理。
2.2 土工格栅的应用
土工合成材料是解决软基处理问题的有效方法，可改进荷载分布状况，减少填料层厚度，并能满足抗剪强度的要求，限制土体侧向位移，抗拉性能高，能避免产生裂缝，增加土层刚度，特别是土工格栅在处理软土在路基中效果明显，物理力学性能良好，其对软土的加固作用主要体现在水平加筋上，复合地基中土工格栅在产生拉伸应力的同时，对土体产生了一个类似于侧向约束压力的作用，使得复合土体的具有较高的抗剪强度和变形模量，也就是说由于土工织物使其上部施加荷载能均匀分布在地层中，当地基可能产生剪切破坏时，铺设的土工织物将阻止破坏面的出现，提高地基承载力。
2.3 土工复合材料
土工复合材料在公路工程中被广泛应用在路堤加筋、台背路基填土加筋、过滤与排水、路基防路、路面裂缝防治等方面。土工合成材料与土相互作用原理归纳为两大类：一是准粘聚力原理；二是摩擦加筋原理。用土工复合材料提高新旧路堤的整体稳定性，其优点在于：压实效果好；占地面积较少；路堤稳定性好；有效防止滑移、塌方、沉降等现象。具有施工简便、易于推广、节省资金等优点。
3结语
通过对各种土工合成材料在路面、路基施工和软土地基处理中的作用机理进行分析，可以得出土工合成材料可以显著提高地基承载力、减小沉降量及不均匀沉降，增大路堤稳定性，在改善桥头跳车方面具有明显效果，并且能有效的防止和延缓沥青路面反射裂缝的产生。土工合成材料理论在施工中的运用将更加完善，从而指导设计和施工。
参考文献：
[1] 水利部. 土工合成材料应用技术规范（GB 50290–98） [m]北京：中国计划出版社，1998
土工合成材料的作用篇4
摘要:建筑工程中使用的所有材料统称为建筑材料。材料是保证土木工程质量的基础,所以建筑材料必须有一定结构上的使用性的物理特性。
关键词:建筑材料混凝土钢材料钢筋混凝土等
建筑工程中使用的所有材料统称为建筑材料。材料是保证土木工程质量的基础,所以建筑材料必须有一定结构上的使用性的物理特性。首先,它们必须能够承担荷载或重量而没有永久性的变形。当荷载作用在结构构件上时,构件将变形,那就是说绳索将被拉伸或梁将弯曲。然而当荷载被移去时,绳索和梁将回到原始位置。这种材料的特性就叫做弹性。如果材料不是弹性的,那么在移去荷载后变形存在,重复加载和卸载最终增加变形到结构失去作用。所有用在建筑结构里的材料如石材、砖、木材、铝材、钢筋混凝土和塑料在一定范围内的荷载作用下表现弹性。如果加载超出了范围,两种情况会发生:脆性和塑性。如果是前者,材料将突然破坏;如果是后者,在一定荷载材料开始屈服流动,最后导致破坏。例如,钢材呈现塑性,石材是脆性。材料最终强度由破坏时的应力决定。
建筑材料的另一个重要特性是是它的刚度。这个特性由弹性模量决定。应力(每单位面积上的力)与应变(每单位长度上的变形)的比率就是弹性模量。弹性模量就是描述材料在荷载作用下的变形能力。对于两种有相同面积且荷载相同的材料,弹性模量大的材料变形小。结构用钢的弹性模量是铝的三倍,混凝土的10倍,木材的15倍。
混凝土concrete
混凝土,简称砼,是指将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥做胶凝材料,砂、石作集料:与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土,也称普通混凝土,它广泛应用于土木工程
混凝土是担待最主要的建筑材料之一。它是由胶结材料,骨料和水按一定比例配制,经搅拌振捣成型,在一定的条件下养护而成的人造石材。混凝土具有原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点,因而使用量越来越大:同时混凝土还具有抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽,使其适用范围十分广泛,不仅在各种土木工程中使用,就是造船业,机械工业,海洋的开发,地热工程等,混凝土业是总要的材料。
混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土的强度、变形及耐久性等。
和易性又称工作性,是指混凝土拌合物在一定施工条件下,便于各种施工工序的操作,以保证获得均匀密实的混凝土性能。和易性是一项综合技术指标,包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。
强度是混凝土有硬化后的主要力学性能,反映混凝土抵抗荷载的量化能力。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。其中以抗压强度最大,抗拉强度最小。混凝土变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形由化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多,在混凝土内部易产生化学收缩而引起微细的裂缝。
混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用,长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗谈话能力等。
木材lumber
木材是指树木采伐后经过初步加工,可供建筑及制造器物用的材料。
木材有很好的力学性质,但木材是有机各向异性材料,竖纹方向与横纹方向的力学性质有很大的差别。木材的顺纹抗拉和抗压强度较高,但横纹抗拉和抗压的强度较低。木材强度还因树种而异,并受木材缺陷,荷载作用时间、含水率及温度的影响最大。因木节尺寸和位置的不同,受力性质(拉或压)不同,有节木材的强度比误解木材可降低百分之三十到百分之六十。在荷载长期作用下木材的长期强度几乎只有瞬时强度的一半。
砖砌体masonry
砖砌体是指用砖和砂浆砌筑成的整体材料,是目前使用最广的一种建筑材料。根据砌体中是否配制钢筋,分为无筋砖砌体和配筋砖砌体。
砌体在古代就被使用了。专用在巴比伦城市非宗教的建筑物,石材用在尼罗河谷的大寺庙。埃及金字塔,高481英尺(147米),是最壮观的砌体结构。砌体单元最初没有用任何粘结材料堆起来,而现代砌体结构用水泥浆作为粘结材料。现代结构用材包括石、红烧粘土砖或瓦,混凝土块。
砌体本质上是一种受压材料,他不能承受拉力,砌体最终强度取决于砌块和泥浆。最后强度在1000至4000磅每英寸(70至280千克每立方厘米)范围内变化,取决于砌块和泥浆粘结情况。
钢材steel
钢材是一种重要的结构材料。当对比其他材料受等重量时,它有很高的强度,即使它的等体积重量是木材的十倍。它的弹性模量很大,结果在荷载作用下变形很小。它能轧制成很多结构形式如工字型梁、板。它也能铸成复杂样式,它也能生产成绳索式用作悬结在一起,如螺栓连接,铆接和焊接。碳素钢易遭受氧化锈蚀因此必须靠喷漆或插入到混凝如来避免与空气接触。添加像硅和锰之类的合金元素,会得到抗拉强度达250000磅/平方英寸的高强钢筋。这些钢用在结构关键部位,如摩天大楼的柱子。
铝aluminum
当轻质高强和抗锈蚀都成为重要因素时,铝就成为了一种特别有用的建筑材料。因为纯铝是极其软和延性的,所以合金成分,如锰、硅、锌和铜必须加进去增加结构所需的强度。结构用的铝合金表现弹性。他们的弹性模量是刚才的三分之一,因此在同样荷载作用下变形时刚才的三倍。每单位铝合金重量是钢的三分之一。因此相同强度下,铝合金够将比钢构件重量轻。铝合金的极限抗拉强度变化幅度在20000至60000磅/平方英寸之间。
铝能塑成很多形状,它能被挤压成工字梁、拉成绳和杆、轧制成箔和板。铝够将能像钢用同样的方法:铆接、螺栓连接、低强度的焊接连接起来。除了用作建筑框架和预置房,铝业广泛用作门窗和结构幕墙框。
钢筋混凝土
钢筋混凝土由置于到混凝土中的钢筋承担拉力。这些钢筋直径在0.25英寸和2.25英寸之间,表面有刻痕以确保粘结住混凝土。虽然钢筋混凝土在很多国家有所发展,但是它的发现要归功于一个法国园艺师,Josephmonnier在1868年用一个钢筋网加强混凝土筒。这个操作是可行的,因为当温度变化时,钢筋和混凝土同等的膨胀和收缩。如果不是这样的话,温度改变时,钢筋和混凝土之间的连接被破坏,因为两种材料的反应不同。钢筋混凝土可悲浇注成各种形状,例如梁、柱、板和拱。因此,它易适用于建筑的特殊结构。虽然大部分商品混凝土强度在6000磅/平方英寸,但是钢筋混凝土的极限抗拉强度超过10000磅/平方英寸是有可能的。
塑料
塑料为合成的高分子化合物,又可称为高分子或巨分子,业是一般所俗称的塑料或树脂,可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反映聚合而成的材料,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、剂、色料等添加剂组成。
土工合成材料的作用篇5
引言
工程中为了起到保护或加强土体的作用一般将土工合成材料置于土体表层或各层土体之间。土工合成材料具有防渗、排水、反滤、防护、加筋和隔离等功能，如今在水利工程中，其规模与作用是其他工程领域无法比拟的。就目前来说，土工合成材料是继木材、钢材与水泥之后的第四种建筑材料。本文主要分析了土工合成材料的施工技术和土工合成材料在工程施工中的应用。
1土工合成材料的分类
土工合成材料的本文由收集整理主要原料有聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯等高分子聚合物，主要分为土工织物、土工膜、土工符合材料以及土工特种材料。在近几年的水利工程中土工织物、土工膜以及土工复合材料的使用相对较多。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型，在大坝工程中通常使用针刺无纺土工织物作为配水反滤设施，主要是它具有空隙率高、渗透性大以及排水性好的优点。土工膜具有很好的防渗性能，并且价格便宜。但是由于其cbr的顶破强度较弱，因此不适用于防渗要求较高的工程部位。由于土工复合材料将两种或两种以上的土工合成材料组合成了一种产品，不但品种繁多、功能各异，并且还具有防渗和排水两个作用，因此，在大坝工程中土工复合材料应用相对较多。
2土工合成材科在水利工程方面的具体应用及其施工
2.1混凝土坝防渗方面的应用垂直铺膜防渗和坡面铺膜防渗是防渗土工合成材料应用的两大方面，其施工工艺和铺设工艺由于其铺设结构形式的不同也不一样。土工材料经常受到尖棱物的穿刺而被破坏；土工薄膜在承受水压力和土压力的情况下由于没有约束支持而被鼓破；薄膜在下层气体或液体的顶托作用下产生应力集中而被破坏；铺设在支撑土与混凝土面板之间的土工薄膜由于受到温度、重力、土体位移、浪击和水位变化等因素的影响而导致土工薄膜产生过度拉伸，撕裂或擦伤；在斜面上用土或混凝土面板保护土工薄膜，当水位骤降时，土体中的孔隙水压力和库水位失去平衡而造成失稳滑动。在施工过程中为了有效的避免或减少类似问题的发生一定要按照施工规范和施工组织设计进行施工以保证施工质量。
在防渗结构中设置上下垫层以保护土工膜不受破坏，并且下垫层还具有排水和排气的作用。铺设土工膜以后，由于土中排出的气体或产生的沼气过多就会顶托土工膜而造成土工膜的破坏，而膜下也会因为缺陷引发渗漏而产生积水，因此，为了有效的减少土工膜的破坏程度，尤其铺筑膜的面积加大时一定要考虑排水以及排气等措施。
（防渗设计与施工）
有毒物质进入水体不但会污染环境，更会危机人畜的生命，根据多年的经验，渠道的防渗土工膜厚度不应小于0.25mm。如果土工膜太薄不仅容易发生气孔，在施工中也容易受到损害，从而降低防渗效果。由于隧道、洞室的围岩（土）都有渗水，因此为了确保防渗衬砌工作安全进行，必须将渗水通过排水沟排走，这时主要使用复合土工膜或合适的防排水材料。
2.2堆石坝防渗中的应用白云水库大坝为粉土斜墙堆石坝，而坝体是经过两次填筑而成的。由于当时筑坝技术较低并且碾压质量差，因此，斜墙的密实度较差，部分地段出现了较大程度的透水。在内坝坡右侧距坝轴约5～12m间段中产生了渗透破坏变形，坝体出现了塌陷（长10m，宽8m），虽然后来对此段进行了相应的处理，但是斜墙部位和反滤料质量较差的部分由于没有处理仍然存在着不安全隐患。经过水文地质试验，粘土斜墙部位的透水性已经超过了规程的要求值。
（处理方案选择及施工）
在处理大坝病险中先后提出过四种处理方案，分别为换土重做粘土斜墙、就地翻压处理、复合土工膜防渗以及灌浆。由于复合土工膜具有防渗性能好、应变形能力强以及施工方便等优点，在结合工程的实际情况以及透水性超过规程规定的要求值等选择复合土工膜防渗铺盖方案进行处理。
为了不影响水库正常蓄水，土工膜的施工安排在第二年3月初～5月底进行，总工期92天。主要施工步骤是：拆除原护坡石→基础开挖→铺膜坝面开挖清理并夯实→防滑槽开挖→周边接合槽开挖→铺下垫层→土工膜铺设、薄膜连接→铺上垫层→回填防滑槽及保护层→周边接合槽回填→铺反滤过渡层→护坡支砌→检查验收。
2.3加筋土挡墙的应用极限平衡法和有限元法是目前加筋土挡墙设计的两种类型。由于不能够准确协调的建立紧材和填土两者之间的本构关系，而加筋土挡墙采用的筋材有两种，因其抗拉模量不同并缺乏破坏准则，工程中几乎都采用极限平衡法。而有限元法仅作为一种辅助的对比方法。
（加筋土垫层设计与施工）
采用圆弧法计算加筋垫层的抗深层滑动，根据实践我们看出提高的稳定平安系数较小，表明现有的稳定分析方法不能反映筋材起到的全部作用。相关研究认为，潜在的滑动面在加筋后可能会往深处发展，受到局部限制以及地基中应力分布的变化，地基土的侧向位移也会发生相应变化，但在计算中没有计入这些有利因素，因此分析方法有待改进。
2.4反滤方面的应用在水利工程中一定要注意水土流失的问题，如果土粒过量的流失就会造成管涌和流土破坏，当土中的水从细粒土流向粗粒土或从土内向外溢出的时候，如果没有反滤层的保护，土粒就会随着水流的作用被带出土体以外。传统的反滤材料采用的是砂砾粒，由于砂砾的粒径不同一般要分2-3层进行铺设，因此施工工艺相对而言比较复杂。工程上经常采用土工织物代替传统的颗粒层，主要是由于两者的过滤功能是一样的。在地下水的渗流作用下，采用土工织物不但有效的防止了土颗粒过量流失而造成的破坏，同时还能达到顺利排泄水流的效果，有效的避免了由于孔隙水压升高而造成的土体失稳。
土工合成材料的作用篇6
关键词：HeC；高性能；道路材料；天然砂砾；力学性能
中图分类号：U416
文献标识码：a
文章编号：1009-2374(2009)14-0011-03
HeC，即高强高耐水土体固结剂(HighStrenghtandwaterStabilityearthsConsolidator，以下简写为HeC)是一种粉末状无机水硬性胶凝材料，它既可作为替代水泥配制高强混凝土的胶凝材料，又可作为固结各种土体的固结剂，可用于固结一般土体、特殊土体、砂石集料和工业废渣。该材料由武汉大学开发，1999年被国家科技部列入国家“九五”科技成果重点推广计划，2003年由国家科技部、国家税务总局、国家商务部、国家质量监督检验检疫总局和国家环保总局联合颁发了《国家重点新产品证书》。HeC成品材料以其技术的先进性、产品的可靠性已在包括水利水电工程、库区道路工程、基础工程、标准海堤建设工程中广泛应用，取得了良好的技术效益、经济效益和社会效益。
HeC材料在水利水电等工程中已得到越来越多的应用，但在公路工程中的应用未见报道。考虑到公路工程有其独特性，在推广使用前，有必要对其在公路工程中的应用预先进行试验研究。
一、HeC的技术优势
以HeC成品材料取代传统的普通硅酸盐水泥作为胶凝材料制备混凝土，具备以下优点：
1.同等条件下，HeC混凝土具有较好的工作性，例如适宜的流动性、良好的粘聚性和保水性，使HeC混凝土具有良好的力学性能、耐磨蚀性能和耐久性能。
2.同等条件下，HeC混凝土具有较小的用水量和水泥用量，即本身即有具有“减水剂”的效果，可不掺入外加剂，直接用于路面混凝土。
3.可以根据工程要求使用施工现场当地天然材料，也是HeC混凝土的一个优势，可使用工程建设中开挖的弃料、石屑、风化岩以及工程当地的河砂、砾石作骨料；可以固结淤泥、特殊土(膨胀土、湿陷性黄土)、粉煤灰以及海砂、工业弃渣(硫渣、磷渣)等含有侵蚀性介质的废弃物，将其变为资源，掺量少于一般水泥，因此可以就地取材，节约成本，而且施工简便易行，采用水泥混凝土施工设备即可施工。
二、HeC研究方案的确立
2003年，在钦州市康熙岭海堤道路工程中，利用HeC材料直接用海水拌制海砂混凝土用于路面工程，在强度、耐腐蚀性、耐久性、施工简易性等方面有突出表现，并取得了较好的经济和社会效益。在康熙岭海堤道路工程的启发下，结合钦州当地碎石资源少、单价高，有丰富的天然河砂砾，但由于级配严重不符合要求不能直接使用等实际情况，充分利用HeC的技术优势，我们设想用HeC直接固结天然(高含砂)河砂砾应用于公路工程中，并制定了HeC应用于公路工程的试验研究方案，用于研究HeC用于混凝土路面面层的可行性。
三、HeC式验研究成果分析
该试验研究的工作由我局试验检测中心承担，现将原材料试验、基层和面层配合比试验结果分析如下：
(一)HeC材料物理力学性能
试验所用HeC成品材料由武汉路德材料有限公司生产，HeC-1型用于混凝土面层。HeC成品材料是在水泥生产过程中加入用HeC核心材料而成，从样品外观、包装和施工方法来看。与普通水泥完全相同。
HeC成品材料的物理、力学性能，并与钦州常用的普通水泥(p.0425)进行比较，推断其工程应用的优势。试验结果见表1：
由表1数据可以看出：HeC具有良好的物理、力学性能，力学强度高；早期强度高于一般水泥；有适宜的初凝和终凝时间；尤其具有优势的是HeC的标准稠度(一般为20.5％～23.5％)小于一般的普通水泥(一般为26％～28％)，这表明在相同工作性的条件下，用HeC配制的混凝土的用水量将小于用普通水泥配制的混凝土(同等水灰比的情况下，水泥用量也小)，即HeC本身具有“减水”作用，也就意味着在路面混凝土中可能不需要使用外加剂。
(二)天然砂砾混合料的物理性能和级配情况
试验取样的平吉江砂场有丰富的天然砂砾材料，但沿江各料场所产天然砂砾的含砂率变化较大，对此我们进行了大量的调查及试验工作。试验结果表明其4.75mm筛通过率在36％～73％之间变化，主要集中在40％～45％之间变化，最终以4.75mm筛通过率为40％～45％的样品为代表性样品进行配合比试验，并以此标准对试验路段的材料采购和进场进行控制。
以4.75mm为粗、细集料的分界。测得砂子占42.2％.砾石占57.8％，砂子的细度模数mx=3.02，参照《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JtGF30-2003)其物理性能和级配情况见表2、表3、表4：
显然，该砂砾混合料若不经筛分是不能直接用作制备普通水泥混凝土的骨料的，第一，混合料含砂率过大，对普通水泥(砾石)混凝土而言，一般来讲砂率在30％～33％范围比较适宜；第二，所采用的砾石级配不良，如果将该混合料经过砂石系统的严格筛分掺配，将会使骨料的成本大大提高，不利于工程建设的经济性。如何充分利用当地天然材料，在确保技术指标的前提下，确保工程建设的经济性，正是HeC材料的技术优势所在。
(三)HeC混凝土面层配合比试验结果
进行混凝土面层配合比试验所用材料为HeC-1型成品材料，试配各组混凝土结果见表5：
根据混凝土面层配合比设计指标及试验室配制强度要求，现推荐混凝土面层施工配合比见表6：
(四)配合比试验结果分析
1.HeC固结剂对集料的品质要求有所降低，可直接使用不经分筛的天然砂砾生产路面混凝土。
2.HeC能够替代水泥将砂砾等材料固结形成HeC砂砾混凝土，在不使用外加剂的情况下，所配混凝土的工作性能够满足施工要求。
3.所配制HeC砂砾混凝土具有较高的力学强度，各组配合比的HeC砂砾混凝土均具有较高的早期强度，尤其是抗折强度，7天甚至3天即可满足通车要求，这对于提高施工效率、缩短施工周期、提前开放交通均具有普通水泥混凝土所不能替代的优点。
(五)技术经济分析
根据试验所得HeC施工配合比，分别与钦州市常用普通水泥配合比进行经济性对比，所得数据见表7和表8：
以上数据可以看出，使用HeC材料在经济性上也具有一定的优势。
四、结语
通过以上试验结果和技术经济分析，可以得到如下主要结论：
1.HeC作为胶凝材料替代水泥固结砂砾等非级配材料形成HeC砂砾混凝土，技术上是可行的。
2.由于HeC砂砾混凝土拌合物具有良好的工作性、较高的力学强度，尤其是较高的抗折强度，使HeC砂砾混凝土用于公路路面成为可能。
土工合成材料的作用篇7
关键词：土工合成材料；灰库；应用
0前言
土工合成材料是一种新型的建筑材料，由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点，自问世以来，发展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用，取得了良好的经济、社会和环境效益，国内外已广泛应用在水利、交通、电力、堤坝、防止沙漠化和水土保持等工程建设中，其中我国电力能源系统新建电厂粉煤库90％以上采用土工合成材料修建灰库堤，40％的老灰库维修和扩建也均采用了土工合成材料。
1土工合成材料在黄石火电厂灰库加高子坝工程中的应用
用于储存火电厂粉煤灰的地方称为灰库，其相应挡灰的建筑物称为灰坝。在火电厂运行过程中，灰库将逐渐被粉煤灰填满，因此，许多电厂在原来灰坝上加筑子坝，从而提高了灰库的库容，延长灰库的使用寿命。湖北黄石火电厂分别对其所属的筲箕窝灰库和百沙滩灰库进行了加高子坝的工程。在这两项工程中，均采用了土工合成材料，下面具体介绍一下土工合成材料在这两项工程中的应用和施工。
1.1筲箕窝灰库加高子坝工程
1.1.1工程情况。该工程由1号、2号两座土石代料子坝，两座排水竖井组成。加高子坝高6m，由混合代料经分层填筑碾压而成。在坝体的排水盲沟、坝基以及迎灰面均铺设有400g/m2的无纺土工布，共计28550m2。
坝底排水盲沟尺寸为50cm×50cm，沟中充填瓜米石。为保证排水盲沟的反滤排水，在沟底三个侧面均铺设无纺土工布。由于地基是粉煤灰，为防止渗透破坏，故沿整个坝基也铺设了无纺土工布，把粉煤灰与上部填筑代料隔离开来，同时又增强了地基承载能力。坝体迎灰面铺设的无纺土工布主要起到反滤排水的作用，以防止粘土铺盖和粉煤灰中细小颗粒进入到后部代料区。
1.1.2无纺土工布施工。在施工中，无纺土工布的铺设采用人工操作，设专人负责。具体方法是：在碾压平整后的坝基面和坝坡面上，垂直坝轴线方向铺设，铺设过程中采用撤退式方法铺设。垂直坝轴线方向上的土工布必须是整块，不允许连接。平行坝轴线方向允许土工布连接，连接采用专用缝合机和涤纶线双线缝接，为保证整体性，搭接长度大于10cm。土工布和岸边基岩结合处考虑沉陷引起的张拉现象，各边应留0.5m左右的余量，可供伸缩变形，以杜绝漏灰问题的发生。
1.2百沙滩灰库加高子坝工程
1.2.1工程情况。该工程为一长约1300m、高1m的子坝。子坝直接修筑在原灰坝上，一面挡灰，一面挡水，采用“HeC”固化粉煤灰分层填筑、碾压而成。在该工程中，为防止加高子坝与老坝结合面的渗透破坏，在坝身内部加设一道垂直的土工膜，土工膜在老坝和子坝中各插入25cm。选用土工膜为“F-5”型（580g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度19Kn/m，延伸率53.6％，CBR顶破强度3.41Kn，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s。
1.2.2土工膜施工。在铺设垂直防渗土工膜时，设计深度应深入老坝内0.25m。先由人工在老坝坝面开挖10cm×25cm的槽缝，然后将土工膜垂直放入槽内，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。每两块土工膜之间采用搭接，搭接长度30cm，待搭接部位洗净擦干后采用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的土工膜补漏，采用pVC胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，要求粘贴牢固、均匀、可靠。土工膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。
上述两工程由于采用了土工合成材料，简化了设计和施工程序，一定程度上为工程的顺利完工创造了有利条件。工程投入正常使用一年后，经实地复检表明两座灰坝均运行正常，没有出现渗透破坏现象，这说明土工合成材料在灰坝工程中的运用是成功的。
2结束语
土工合成材料作为一种全新的工程材料应用时间不长，经验不足，目前还存在一些问题，如测试设备的升级滞后于该材料在工程中的应用，部分类型材料易老化以及该材料价格过高，提高了工程造价等，这些都限制了它的进一步推广应用。但我们相信，随着土工合成材料研究工作的深入，随着生产的批量化和生产技术的改进，更重要的是人们对这种材料优良技术性能的进一步认识，土工合成材料在工程实际中，特别是灰库工程中会得到越来越广泛的运用。
参考文献
土工合成材料的作用篇8
关键词：施工便道、土工布、土工格栅
一、工程概况
中铁・旅顺诺德琥珀湾项目地处大连市旅顺口区，东临黄海，沿海岸线长度约800m，工程所在位置原为盐场，全淤泥地质。在场地回填过程中，工程红线内的浅层淤泥逐步排向海岸线，形成海岸线外淤泥隆起，需要清淤至原海平面标高，清淤厚度3-6米，宽度15-30米，清淤总量约6万立方。
地质情况为全淤泥质，淤泥层厚度从海平面往下约8-15米。
二、施工技术措施
1、该工程淤泥清理工作就是采用在淤泥内修施工便道，将车辆直接开进淤泥区内清淤。施工便道宽10米，平行于海岸线修筑，满足车辆进出双向通行。修筑方法：第一层在淤泥上铺一层土工布和土工格栅，3.0m厚素土；二层：一层土工布和土工格栅，0.6m厚碎石。三层：一层土工格栅，0.6m厚素土；顶层：一层土工格栅，0.6m厚碎石。每层道路两侧的土工布与土工格栅均要将素土或者小块石反包起来，压入上一层，折压长度不小于2.5m。格栅采用大孔双向格栅，编织土工布采用340g/m2。断面图如下：
三、工艺原理
土工布又称土工织物，是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料，具有优秀的过滤、隔离、加固防护作用。土工格栅是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅，常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。两种材料在施工中一起使用主要目的是，土工布作为主要受力部分并对垫层与原有土层进行隔离，土工格栅作为辅助材料对土工布的受力进行均匀分解，同时保障施工便道的均匀沉降。整条便道的受力原理如钢筋混凝土。填料相当于混凝土，承受压力；土工合成材料相当于钢筋，承受拉力。两者组合，使便道整体承受上部机械传来的荷载。
四、施工技术特点
1、设备简单。整个施工过程不需要特殊机械，土工布缝制只需要普通小型电动缝纫机。
2、材料普通。所用的土工布和土工格栅都是常用的建材。
3、施工工期短。由于使用土工布和土工格栅，节省了大量的填料，减少了淤泥的隆起。而且土工材料铺设和填料填筑可以流水作业，大大缩短了工期。
五、工艺流程及施工要点
1、工艺流程
2、施工要点
1）保证第一层填土厚度不小于3米，否则在清淤时可能造成突然急剧下沉。
2）填料填筑时边坡保证顺直，土工布和土工格栅易于向上折压，而且可以避免在清淤过程中施工便道局部下沉。
3）土工合成材料折压长度不小于2.5米，保证土工布和格栅在填料里的锚固长度。
3）如果局部下沉过多，需在下沉过多的部位加铺一层土工格栅，再进行补填。
4）土工布铺设时，每幅连接时，用缝纫机缝两道。土工格栅在铺设时，将筋材主强度高的方向垂直路堤轴线方向，每幅叠合长度（纵向）不小于10，用塑料绑扎带绑扎两排连接，每排绑扎带间距10cm。横向搭接长度30，绑扎方式同纵向连接。
5）素土含水量不宜太大，否则会出现“橡皮泥”现象。
6）填料层表面要平整，不得有坚硬凸出物。
7）填料的顶部设2%的人字排水坡。
8）土工合成材料铺设完成后应立即填筑填料，严禁土工合成材料暴晒。
六、质量控制措施
土工合成材料施工参考公路土工合成材料应用技术规范（JtG/tD32-2012）。
在填料填筑时可用体积平衡法，即每25米进行一段体积平衡检验。需要精确统计填筑的方量，用体积平衡法计算填筑厚度。
土工材料铺设及填料填筑时，测量人员严格控制边线，保证便道顺直。
保证土工合成材料折压长度不小于2.5米，如小于2.5米应立即进行接长。
严格控制素土含水量。如素土含水量过大，应先对素土进行晾晒，或更换新的土源。
土工材料铺设前应先移除填料表面坚硬凸出物，以免破坏土工材料。
严禁出现填料表面中间低，两边高的现象。
合理安排，保证施工连续，保证土工材料铺设完成后立即进行填料填筑。
七、经济效益分析
在淤泥地质上修筑施工便道，此项技术措施与传统的抛石挤淤方式相比较，经济效率分析如下：
1、将土工合成材料用于临时道路，使道路整体性加强，承载力加大，受力更均匀，避免局部沉降、开裂造成的局部返工修整；
2、填料体积大大减少，节约了大量工程投资。而且隆起淤泥体积也大大减少，清淤总量少；
3、单就临时道路填筑成本分析（按路面宽度10米来考虑），采用直接抛石挤淤成本7235元/m，采用土工合成材料后3576元/m。直接节约成本3659元/m。
具体见下表（以1m长计算）：
土工合成材料的作用篇9
关键词：加筋土技术路基工程施工应用
中图分类号：tU472.3+4文献标识码：a文章编号：
前言：
加筋土技术是近三十年来广泛应用于工程施工建设的一种精确度要求高、隐蔽性强的施工技术，具有良好的经济效益、工程效益与社会效益。随着工程规模的不断扩大、道路承载要求的不断提升，加筋土技术不断得到完善与改进，技术在工程中的实际应用与控制显得尤为重要。工程建设单位应充分了解技术原理与应用特点，根据路基建设中的软土路基工程、路基结合部工程、路基高填方工程等工程施工特点，针对性地进行技术控制，全面提升路基施工效益与质量。
一、加筋土技术原理及应用
（一）加筋土技术原理
加筋土技术是土工结合施工应用的工程理论基础上发展起来的，此种技术的应用不仅能够有效为工程施工建设提供结构支持，还能有效增强工程施工的整体性与稳定性，且对土工系统及周边环境有极小的扰动。加筋土本身是填土、拉筋及工程面板组合而成的一种结构，材料则具有更好的挠性，能有效改善土体系统的受力特点与自重特点，整体提升土体系统力学性能。
（二）加筋土技术应用与推广
早在上世纪60年代，加筋土技术便为国外工程建设所应用，我国于上世纪80年代引入加筋土技术，在三十多年的社会经济发展与工程施工应用中，加筋土技术凭借其良好的精确度、隐蔽性与经济效益、工程效益与社会效益逐渐得到公路路面、路基、桥台、码头、仓库、水电厂、堤坝、市政工程等多个工程建设领域的青睐，目前在路基工程中的应用主要是软土路基工程、路基结合部工程、路基高填方工程等方面。
二、加筋土技术在路基工程中的应用
（一）加筋土技术在软土路基工程中的应用
1、工程工序管理
（1）准备工作。根据软土路基工程规划划出路基的坡脚线，使用石灰等材料沿线作出标记，并根据工程规划与标准严格进行路基表面土体清理作业，保证土表平整，并严格根据施工指标进行路基承载力检测。
（2）土工合成料铺设。首先，认真检查合成材料质量，对材料存在的变形、断裂等问题及时、妥善处理，杜绝工程施工中的严重材料问题；优先选用宽幅加筋土材料，保持材料高强度端侧与路基轴向的垂直分布；保持合成材料在铺设过程的平整性，采用相应的工具辅助进行铺设作业，将材料的搭接铺设宽度控制于8~13cm范围内，需要多幅连接时，采用绑扎法进行固定处理，绑扎距离为13cm左右；避免材料接缝重复铺设，将各层之间接缝距离控制于30cm以上。
（3）砂砾垫层铺设。根据路基施工实际铺设相应厚度的砂砾层并进行压实处理，保持铺设层表面平整。需要采用中粗砂铺垫时，将材料中泥含量控制于8%以内。选用砂砾石铺垫时，将材料粒径控制于7cm以内，泥含量控制于8%以内。
（4）合成材料二次铺设。砂砾垫层铺设并压实平整处理完毕后，进行合成料二次铺设，铺设要求同第一次。
（5）填土碾压。上述操作妥当后，使用卡车将加筋土载入工程现场，沿路线标记将加筋土卸下，尽量将加筋土卸于已铺设的层面之上，控制卸土范围与卸土高度，避免局部土体堆积引起地基垮塌；卸土完毕后，沿路线两侧向中心进行平行于路基中心线进行填土作业，填土完毕后，进行碾压平整处理。
（6）施工检测。进行路基压力检测、变形检测与回弹模量试验，任何一项检测不合格则立即进行强化施工，直至各项试验均符合既定指标为止。
2、施工质量控制
软土路基工程中的加筋土技术控制主要通过流程控制实现。从技术准备工作直至最终的施工检测环节，均有专门人员负责监督管理，对施工材料、施工技术进行严格管理。
（二）加筋土技术在路基结合部工程施工中的应用
路基结合部施工前，并根据工程规划与标准严格进行大范围路基表面土体清理作业，使用相应的工具将地面碾压处理平整，从准备工作开始，基本依照软土路基加筋土作业流程实施。施工中需对加筋土等材料进行锚固作业：在施工路基边坡处挖出台阶，将加筋料铺设于开挖好的台阶与施工路基之处，具体的加筋料铺设方式主要有以下三种：
使用U形钉进行加筋料的锚固处理，根据路基工程实际情况选取相应的U形钉，U形钉的长度一般在15cm之上；
在开挖的台阶处继续开挖长宽均在40cm左右的方形沟，并将制作好的土工格栅铺入方形沟内部，沿沟底铺设完毕后，使用卡车将加筋土载入工程现场，沿路线标记将加筋土卸下并进行回填作业，回填完毕后进行压实处理，保持路基平整。另外，根据路基工程排水要求，适当采用砾石回填以保障路基渗水功能。
对于地基坡度较大的工程，可在沟底铺设工作完成后，采用现浇混凝土技术对加筋回填材料与砾石回填材料等进行加固处理。
（三）加筋土技术在路基高填方工程中的应用
1、土工合成料的选取与制备。选取综合性能良好的材料作为工程施工材料，其中的砂砾应根据路基工程既定的渗透性指标进行选取，一般控制粒径与13mm以内，砂砾材料含泥量控制与55%以内，其不均匀系数Cu＝d60/d10维持在2.5~8.1之间，材料的干密度应保持在1850kg/m³范围内，材料含水率维持在10%以内。土工格栅需严格依照路基工程建设指标进行制作，应符合不同的规格标准、强度要求。
2、实际施工操作
施工前，并根据工程规划与标准严格进行大范围路基表面土体清理作业，使用相应的工具将地面碾压处理平整，平稳铺设格栅，使用工具辅助平整处理格栅，注意避免格栅的过分扭曲和变形。在完成格栅铺设并保证格栅与地基密切相贴之后，尽快进行填筑作业，作业过程避免时隔过长（尽量在两天之内完成），同时注意避免日晒雨淋。
格栅夯实与沉降观测
制定科学合理的沉降观测标准与参数，并根据工程实际设置格栅铺设作业沉降观测点，于加筋土施工过程中随时进行沉降观测与记录，并辅以相应的裂缝检测，及时发现施工中的裂缝与沉降问题并技术进行处理，以保障路基施工质量。
结语：
近年来，加筋土技术不断得到完善与改进，总体效益非常显著。加筋土技术具有一定的复杂性与特殊性，在工程建设中常需要精确的工艺控制作为辅助，工程单位需在充分了解加筋土技术的原理、结构与应用特点的基础上，根据软土路基、路基结合部等不同工程施工特点加强技术控制，提升路基工程质量。
参考文献：
[1]罗志刚,王随原,曾俊，等.加筋土技术及加筋土路基研究现状[J].公路交通技术,2011,(1):1-4.
[2]肖凤龙.加筋土技术在高填方路堤施工中的应用[J].山西建筑,2010,36(9):284-285.
土工合成材料的作用篇10
关键词：高速铁路；高性能混凝土；原材料；质量管理与控制技术
引言：
高铁对高性能混凝土有很高的质量要求，在原材料的选择上也较为严格。本文针对高铁高性能混凝土运用的原材料，作出相关的质量管理与控制技术的分析和探讨，以便对类似项目提供借鉴与参考。
一、高铁高性能混凝土原材料的质量控制
1.对胶凝材料质量的控制
胶凝材料主要包括水泥、矿粉、粉煤灰和硅灰等，虽然在混凝土中只有20%的用量，但却是影响混凝土性能（特别是耐久性）的重要因素，胶凝材料质量与供应的稳定，对保证高性能混凝土质量有重要作用。胶凝材料的核心组成部分是水泥，混凝土的强度贡献主要来源于水泥与水的水化作用。水泥的性能直接影响着混凝土质量，在水泥的选择上要选择安定性高，质量波动小，与混凝土外加剂适应性好并且含碱量低的水泥。不能过分注重水泥的早期硬度，要对水泥的碱含量进行重点控制，水泥中如果碱含量过高会与具有碱活性的骨料反生碱骨料反应，造成混凝土结构使用过程中开裂，导致结构受损不能满足使用要求需评估补强，严重者导致结构报废。
矿粉经常在混凝土的使用中部分替代水泥，其作用不但能够降低混凝土的早期水化热，还能改善混凝土的工作性能，并且能够提高混凝土的耐久性和后期力学性能，所以高铁高性能混凝土里应当适量掺入磨细矿粉。粉煤灰也是混凝土中经常使用的掺合料，相对水泥而言，粉煤灰的吸水性和保水性都比水泥好，对后期强度发展有贡献，质量高的粉煤灰具有减水、匀质及致密的作用，会对水泥水化的初期有解絮的作用，改善拌合物的初始结构，流变性质和硬化后的多种性能，并且对泵送混凝土有较好的作用。
2.对骨料质量的控制
在混凝土中骨料是所占成分最高的材料，骨料主要在混凝土中起骨架作用，骨料质量会对混凝土硬化后的性能以及混凝土拌合物的工作性能有很大影响。对于骨料的选择要选用非碱活性的骨料，还要对混凝土中的碱含量严格控制，当骨料的碱活性检验膨胀率较高时，在混凝土配合比设计时采取碱活性抑制措施，在混凝土中掺加适宜的外加剂和矿物掺合料来抑制碱活性，并经试验验证碱活性抑制效能。坚固清洁，粒形良好并且级配合理的优质骨料会形成密实的混凝土骨料骨架，并且孔隙率较低，有很好的体积稳定作用，还能够减少填隙胶浆的使用量，减少水泥用量从而降低混凝土的水泥热，缓和混凝土的温差变化，保证混凝土的体积稳定性、耐久性和匀质性。
3.对外加剂质量的控制
外加剂是混凝土的核心动力催化剂，外加剂能够让混凝土的强度与性能得到很大程度的改善与提高，高性能的外加剂能大大减少混凝土用水量，降低水灰（胶）比从而提高强度，控制混凝土拌合物的坍落度、扩展度及其损失，适当消泡并引气，消除混凝土中的大气泡并在混凝土中形成稳定而均匀的微气泡，不仅能提高混凝土的密实性，还能提高混凝土工作性、匀质性及抗冻性，泌水率得到降低，骨料底部的浆体泌水及沉陷会得到改善。
对混凝土而言，不仅要满足混凝土成型后的力学性能和耐久性，还要满足混凝土生产和施工时的工作性能：和易性，保水性和粘聚性，在这方面外加剂的作用是最为重要的，配合比设计时要多做试验，严谨选型，保证外加剂与胶凝材料的适应性，适应在拌制、运输、泵送、浇捣过程中的环境温湿度变化，减小混凝土拌合物的坍落度、扩展度及其损失，保证良好的工作性。
在国内当前的高铁混凝土领域中，经常使用的外加剂是聚羧酸系高性能外加剂，受高分子主链结构及侧链连接官能团的影响，不同合成技术的聚羧酸外加剂性能会有很大的差别，对混凝土的工作性能及强度有很大影响。外加剂质量出现变化时也会对混凝土的性能及和易性产生很大影响，所以要对外加剂质量格外加以重视，需要每批次都进行取样检验和连续进行与胶凝材料的适应性检验。
二、高铁高性能混凝土原材料在供应过程中的质量管理
1.采购渠道的净化
原材料的采购应该实行公开招标集中采购的方式，原材料的供应由中标的供应商统一负责。招标指的是在固定范围内将采购标的、工程服务及采购要求和条件做出公开，让众多的投标人进行投标，依据制定的程序及规则，从这个范围内选取合适的供应商作为交易对象。招标的实质是一种竞卖贸易模式，招标的方式主要包括公开招标和邀请招标。公开招标的含义是招标人通过招标公告的形式，对不特定的组织或法人进行邀请参与投标，应尽可能采用公开招标的形式进行供应商的选择。无论用哪种形式进行招标都是为了在市场中引入竞争机制，通过竞争来达到确保原材料质量和降低成本的目的。
2.原材料进场检验的严格把关
在原材料准备进场之前，物资部门要及时通知现场物资和试验工作人员准备相关的进场材料信息，做好现场的取样试验的准备工作。在原材料进场之后，物资人员要填写好试验的委托单，向监理工程师进行见证和取样的汇报申请。见证检验要在监理工程师的监督下进行，有物资人员和现场试验员共同进行取样。取样要具有代表性，例如在对胶凝材料做取样时，要用取样器对不同的车罐和部位及深度进行等量采集，避免出现夹层。当砂石材料进场时，试验人员要对每辆车都进行检查，当发现有目测明显不合格的要直接清退，经目测合格的，每车的顶部大约在50cm以下的位置取样组成混合材料样来进行检验，要注意样品外观质量的均匀性。在砂石和矿物掺合料进场时，试验室需要对常规指标里面的主控项目做出检验，在达到合格之后可以进入待检仓。在检验报告出来之后，物资部门要按照材料的出厂检验报告、材质证明书和试验室提供的进场复验合格报告，向驻地监理工程师进行材料进场报验。原材料的进场应按批次检查验收，没有经过检验合格的材料不得使用。
3.对不合格品的复检及原因分析
在进场检验时如果出现不合格的现象，要对不合格的原因进行仔细分析，以防工程中发生不合格品非预期使用及安装，或投入下一道工序当中。如果检验的结果不符合要求，应按相关规定进行复验。如果复验结果仍不合格，则确定该部分是不合格品，试验室要出具相应的检验报告，按照不合格品处置程序作出处理，由质检人员和施工技术人员以及专业工程师等对不合格品进行评审并做出解决方案。经过加工可以改变品质的材料可以进行操作并重新检验，合格之后可以进行施工。对于结果不合格的材料，现场加工不能改变其性能，及时向物资采购部门做出反馈，由物资部门和供应商进行协调并清退。当试验部门将不合格材料报告出具之后，及时向主管人员和监理工程师发出通知，并做好登记和留样，为物资供方的再评价提供依据。
4.原材料储存与存放的合理性
在原材料进场之后，物资部门要针对不同进场时间、产地、品种、规格的材料分开进行储存并且做好标识，对原材料的使用应做到“先进先用”。原材料的储存堆放应该分界并且隔离，骨料应储存在封闭的骨料仓内且各骨料仓不得发生窜料；散装的胶凝材料应存入储料罐进行储存，不同的矿物掺合料和水泥入罐时，要由专人负责存入对应的储料罐，然后进行标识和加锁；袋装的水泥应存入封闭的仓库，仓库要做到通风和干燥，水泥堆放的高度不能大于1.5m，并且采取下垫上盖等防潮措施，不同品种、等级、批次的水泥，应分别堆放，并做好标识。矿粉和水泥的出厂日期到使用日期不得超过三个月的期限，如超过期限应重新检验，检验合格方能使用。液体外加剂要储存在密闭的容器当中，并且单独存放，做好标识工作，要有相应的防晒和防冻措施。
5.原材料控制的可追溯性
为确保合格原材料进入施工生产，杜绝不合格原材料，原材料的采购、进场检验、不合格处置、储存、原材料的领用使用均应按照企业的原材料控制程序进行操作，各环节均应按标准规范操作且资料完整；重要的是，做好各环节的管理台帐和材料消耗表，要详细准确记录不同品种、规格、批次的原材料的进场时间、检验时间与再检验时间、入库时间储存地点和数量、使用时间、使用部位和数量；如此，对于现场施工生产使用的原材料质量可以进行唯一性的反向追溯；在施工生产质量分析时，可对原材料进行追溯查源，有利于进行质量分析研究，确保原材料质量符合标准规范要求从而确保工程质量。
三、结论
本文通过对高铁高性能混凝土原材料质量控制管理技术的分析，表明高性能混凝土的质量会被任何一种原材料的质量和控制环节所影响，对于原材料的控制需要试验人员、物资管理人员以及工程技术人员共同认真把关，只有确保混凝土原材料每项指标都满足合格标准，才能确保混凝土质量，继而保证高铁的施工质量。
参考文献：
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[2]卓然.谁为高铁打造一副隐形翅膀[J].知识就是力量.2011（03）
[3]方继伟，王健，贺鸿珠.高性能粉煤灰辅料用于混凝土的耐久性研究[J].粉煤灰.2004（03）