土工合成材料性能篇1
关键词土工合成材料；试验；土工；施工；问题；措施
中图分类号tV871文献标识码a文章编号1673-9671-(2012)051-0143-01
土工合成材料是20世纪出现的一种新型的岩土工程材料，使用初期品种较少，主要为土工织物和土工膜两大类。早在20世纪50年代土工织物被成功地作为滤层材料替代砂石粒料反滤层，而土工膜应用得更早，在30年代末40年代初即用于水池、水渠的防渗。我国于60年代中期将土工膜用于渠道防渗、裂缝堵漏，70年代应用土工织物作防冲材料及加固地基等取得良好效果。土工合成材料的大规模应用始于20世纪80年代。这种新型材料以其良好的工程性能，及其具有重量轻、强度高、生产工厂化、质量稳定、施工方便，价格低等优点深受岩土工程师们的欢迎。
1土工合成材料种类及工程应用
土工合成材料是以高分子聚合物为原材料，用人工合成的方法制成的合成材料。高分子聚合物的种类很多，最常用的聚合物有聚乙烯醇、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯5种，在实际工程中通常根据这5种原材料的纤维强度、相对密度、软化点、耐酸碱及耐久性等特性供工程选材时参考。土工合成材料制品近年发展很快，远远超出早期土工织物和土工膜两大类，众多产品如何分类至今没有统一准则。在《土工合成材料应用手册》将土工合成材料分为4大类：①土工织物，包括机织土工织物和非织造（无纺）土工织物；②土工膜；③特种土工合成材料，如土工格栅、土工网、土工垫、土工格室、土工膜袋，土工泡沫塑料等；④复合型土工合成材料，如复合土工膜、塑料排水带等。这种分类的好处是概括性强，不断出现的新产品可方便地归人，例如近年用得较多的高强加筋带、玻璃纤维土工格栅可归入特种土工合成材料一类中，而软式排水管、塑料盲沟可归人复合型土工合成材料一类。土工合成材料的功能是多方面的，通常把它概括为6种基本功能：①反滤功能；②排水功能；③隔离功能；④加筋功能；⑤防渗功能；⑥防护功能。这6种功能有的可以明确分清楚，有的不易分清。实际应用中土工合成材料往往同时兼备几种功能。任何应用土工合成材料的工程几乎都存在隔离作用，用于过滤作用的土工织物往往同时伴随排水作用。在进行土工合成材料设计时，需明确主要的、次要的和附带的功能。
2土工合成材料常规试验
常规试验为最常用的、操作较简单的基本试验，包括物理、力学和水力学性能试验。目前用土工直剪仪进行小尺寸的土与土工合成材料界面摩擦试验用得也比较多。
1）物理和力学性能：物理指标为土工织物的重量和厚度。力学指标内容较多，单向受力有条带拉伸、握持拉伸和撕裂3种试验；周向受力试验有圆球顶破、胀破、CBR顶破、刺破及落锥等5种试验。这10项指标测定均可遵循纺织系统颁布的国家标准进行试验。土工合成材料的早期产品土工织物是应用于工程的纺织物。土工织物应用纺织技术制造，因而用纺织品试验标准进行检测，土工织物沿用了纺织品大多数试验方法直到今天。
2）水力学性能：土工织物的水力特性在岩土工程应用中十分重要，在20世纪80年代由岩土工程师们研究和制定了测定土工织物渗透系数和孔径两项试验。不久iSo国际标准通过了渗透系数和孔径试验标准。
3）土一土工合成材料相互作用的界面摩擦特性：工程设计中常需要提供土一土工合成材料之间摩擦系数。在20世纪80年代开展了这方面的研究。其试验设备大多采用土工试验直剪仪和土工试验箱。利用直剪仪作界面直剪摩擦试验，将土工织物固定在上盒底部或下盒顶部，盒内填土进行直剪试验。利用土工试验箱进行拉拔摩擦试验，箱内填土，土工合成材料埋在土中，进行拉拔。这种试验制样较困难，一般常规试验仅用小尺寸直剪仪进行砂土一土工织物的直剪摩擦试验。
3土工合成材料耐久性试验
1）老化问题：土工合成材料在大气环境中光、水、氧、热作用下，聚合物的分子结构发生变化，力学性能逐渐缓降，产生老化。目前常用老化试验有自然老化法和人工老化法两种。自然老化试验是对铺设在某特定地点及在当地自然条件作用下的土工合成材料，按时定期取样进行物理力学性能测试，可得到强度随时间的衰减情况。这种试验资料能可靠地反映实际情况，得到较可靠的长期强度，然而非常花时间。另一种人工老化试验利用人工气候箱对土工合成材料进行加速老化试验，气候箱可调控光源种类，光照温度和强度等因素。利用光源强度和光照时间，人工老化速度大大高于自然老化，但它与实际有差距，可靠性较差。
2）蠕变问题：土工合成材料具有明显的蠕变特性。材料在某一恒定荷载作用下发生徐变，变形随时间不断增大，达到某一应变后，应变速率逐渐减小，应变缓缓趋向稳定。蠕变研究试验表明，影响蠕变特性的主要因素有：原材料种类，材料承受的荷载水平，材料约束条件，温度等。
3）淤堵问题：淤堵主要发生在用于过滤和排水工程的针刺无纺土工织物中，在过滤过程中织物的孔隙被堵塞。产生淤堵原因可以是物理的、化学的、生物的或其他冻融、干湿等。最常见的是物理淤堵，通过织物的水中所夹带的细粒土滞留在孔隙中或封住孔口；化学淤堵是过滤的水中含有化学溶液，合成化合物滞留孔中；生物淤堵是有的微生物对某种材料有亲和力，滞留土工织物进行繁殖堵塞孔隙。这些淤堵现象可交叉同时发生。
4讨论与总结
常规试验主要对象是片状土工织物、土工膜。由于这些产品具有良好工程性能，用量逐年增多，其试验方法日趋统一和规范化。此外，为进一步探索材料基本性能的蠕变试验得到广泛重视。土工合成材料问世至今短短几十年，期间产品的种类、用量和使用领域飞速发展，发生了翻天覆地的变化。然而对比土工合
成材料测试情况，似乎有些不相称，有关物理、力学性能指标测试方法基本还是沿用当年纺织品的标准。这些标准的特点是能简单、方便且可靠地反映织物自身的力学性能；可以评价土合成材料的质量、均匀度、强度和延性；可对同类产品进行比较和选择。施工现场土工合成材料是埋在土中的，是在土的约束下工作的，显然纺织品标准不能满足此要求，大多试验仍仅对织物自身参数进行比较，主要是试样尺寸和形状的变化，边界条件变了，就方法而言无本质上的突破。其中主要变化是，土工织物拉伸强度试验中，以宽条（宽200mm）试样代替纺织品窄条（宽50mm）试样，其他无甚变化。大部分物理、力学性能纺织品测试项目继续沿用。
参考文献
[1]交通部公路科学研究院.公路工程土工合成材料试验规程[m].人民交通出版社,2006,9,1.
土工合成材料性能篇2
关键词：土工合成材料；反滤排水；隔离；防渗；防护；加筋
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。
土工合成材料在土工程中的应用，主要有反滤、排水、隔离、防渗、防护和加筋等多种作用。但必须指出，在工程实际应用中是几种应用的组合，有的是主要的，有的是次要的。例如，对松砂或软土地基上的铁路路基，其隔离作用是主要的，而反滤和加筋作用是次要的；而软土地及上的公路路基，则加筋作用是主要的，而隔离和反滤作用是次要的。以下分别阐述各种作用。
一、反滤作用
在渗流出口区铺设土工合成材料作为反滤层，这和传统的砂砾石滤层一样，均可提高被保护土的抗渗强度。对这方面国内外都进行过不少研究。
多数土工材料在单向渗流的情况下，在紧贴土工合成材料的土体中，发生细颗粒逐渐向滤层移动，同时还有部分细颗粒通过土工合成材料被带走，遗留下较粗的颗粒，从而与滤层相邻一定厚度的土层逐渐自然形成一个反滤带，阻止土粒的继续流失，最后趋于稳定平衡。亦即土工合成材料与其相邻接触部分土层共同形成了一个完整的反滤系统。将土工合成材料铺放在上游面快事护坡下面，起反滤和隔离作用；同样也可铺放在下游排水体（如电排水或棱体排水）周围起反滤作用，以防止管涌；也可铺放在均匀土坝的坝体内，起竖向排水作用，这样可有效的降低均质坝的坝体浸润线，提高下游坝体的稳定性，渗流水沿土工合成材料进入水平排水体，最后排至坝体外。具有这种排水作用的土工合成材料，要求在纵向（即土工合成材料本身的水平方向）有较大的渗透系数。
具有相同孔径尺寸的无纺土工合成材料和砂的渗透性大致相同。但土工合成材料的孔隙率比砂高的多，土工合成材料的密度约为砂的1／10，因而当土工合成材料和砂具有相同的反滤特征时，则所需土工合成材料质量要比砂少90%。此外，土工合成材料滤层的厚度为砂反滤层1／100至1／1000，其所以能如此，是因为土工合成材料的结构保证了它的连续性。为此，在具有相同反滤特征条件下，土工合成材料的质量仅为砂层的1／1000至1／10000。
二、排水作用
具有一定厚度的土工合成材料有良好的三维透水特征，它除了可作透水作用外，还可使水经过土工合成材料的平面迅速沿水平方向排走，构成水平排水层。
三、隔离作用
在修筑道路时，一般路基和路床顺次施工，运营时由于荷载压力和雨水的通过，使路基材料、路床材料和一般材料都混合在一起，使原设计的强度、排水和过滤的功能减弱，为了防止这种现象的发生，可将土工合成材料设置在二种不同特性的材料间，不使其混杂，但又能保持统一的作用，起渗透膜的作用，防止软弱土层侵入路基的碎石，不然会引起翻浆冒泥，最后使路基和路床的设计厚度减小，导致道路的破坏。
在铁路工程中，铺设土工合成材料后籍以保持轨道的稳定性，并减少养护费用。土工合成材料也可用于材料的储存和堆放，避免材料的损失和劣化，对废料还可有助于防止污染。
用作隔离的土工合成材料，其渗透性应大于所隔离土的渗透性，在承受动载作用时，土工合成材料还应有足够的耐磨性，当被隔离材料或土层间无水流作用时，也可用不透水的土工膜。
四、防渗作用
土工膜和复合土工合成材料可以防止液体德尔渗漏，气体的挥发和保护环境。可用于土石坝和库区的防渗；渠道、隧道和涵管周围防渗；防止各类大型液体容器或水池的渗漏和蒸发；可用于修筑施工围堰等。
五、防护作用
土工合成材料对土体或水面可起防护作用，如防止河岸或海岸被冲刷；防止土体的冻害，防止水面蒸发或空气中的灰尘污染水面。
六、加筋作用
当土工织物或土工隔栅埋设在土体内适当位置，依靠它们与土界面的相互作用（摩阻与咬合），限制了土体的侧向位移，提高了土体的强度和稳定性，其应用范围有：加固土坡和堤坝、地基及挡土墙。
土工合成材料在路堤工程中的作用有：1、可使边坡变陡，节省占地面积；2、防止滑动路堤通过路堤和地基土；3、防止路堤下因承载力不足而破坏；4、跨越可能的沉陷区。
由于土工合成材料有较高的强度，又具有较好的柔性，且能紧贴于地基表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中，铺设的土工合成材料将阻止破坏面的出现，从而提高地基承载力。在软土地基上家和后可能会产生蠕变，对铺设土周围的地基土会引起侧面隆起。如将土工合成材料铺设在软土地基的表面，由于土工材料承受拉力和土的磨擦作用，组织了地基土的侧向挤出，从而减小了变形增大了地基稳定性。在沼泽地、泥炭土和软粘土上建造临时道路是土工合成材料最为重要的用处之一。
在挡土结构的土体中，每隔一定垂直距离铺设加筋作用的土工合成材料时，对临时性的挡墙，可只用土工合成材料包裹着砂来填筑。另外，由于这种类型的墙面往往是不平整的，所以通常用表土覆盖的墙面同时也可防止日光紫外线的照射对土工合成材料的强度损伤。对于长期使用的挡墙，往往都采用混凝土墙板。■
参考资料
土工合成材料性能篇3
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。
土工合成材料性能篇4
关键词：水利工程；土工合成材料施工技术
一、应用背景
尖扎县康扬镇康加涝池项目地处尖扎县城西北部，行政上隶属康扬镇管辖，该工程水源地渠首位置在安中沟沟谷中，目前群众早已从该沟建有引水自流灌溉渠，解决本地灌溉问题，由于水量不足，春灌期间不能保证灌溉问题，而兴建涝池进行部分水量有效调节，缓解春灌水量短缺矛盾。
本工程主要建设内容为引水渠、防洪墙、涝池（总库容2.0×104m3）组成。
在本工程中涝池使用了土工合成材料。涝池表层为河漫滩冲积砂卵石覆盖，需进行换基处理。坝为均质土坝，内坝坡为土工合成材料（两布一膜）防渗，内坡采用6cm厚干砌砼预制块护坡，预制块下面垫有20cm厚直径0.5～8cm砂卵石滤层，砂卵石层下面垫有一层厚20cm筛分细土，该层是土工合成材料保护层。
二、土工合成材料应用工艺及要求
1、土工合成材料作用
（1）、隔离：用土工合成材料对具有不同物理性质（粒小径大、分布、稠度及密度等）的建筑材料（如土体与砂粒、砂粒与砾石、土体与混凝土等）进行隔离。使多种材料间不流失、不混杂，保持材料的整体结构和功能，使构筑物载荷承受能力加强。
（2）过滤：由细料土层流入粗料土层时，利用针刺土工布良好的透气性和透水性使水流通过，而有效的截流土颗粒、细砂、小石料等，以保持水土工程的稳定。
（3）排水：土工合成材料是良好的导水材料，它可以在土体内部形成排水通道，将土体结构内多余的液体和气体外排。
（4）加筋：针刺土工合成材料增强土体的抗拉强度和抗变形能力，增加建筑结构的稳定性，以改善土体质量。
（5）防护：将集中应力扩散、传递或分解，防止土体受外力作用而破坏。
（6）封闭：土工布与其它材料（主要是沥青或塑料膜）配合，在土层中形成不透水隔层。
2、土工合成材料应用工艺及要求
（1）储存、运输和处理土工合成材料
土工合成材料卷在安装前展开要避免受到损坏。土工合成材料卷应该堆放于平整不积水的地方，堆高不超过四卷的高度，并能看到卷的识别片。土工合成材料卷必须用不透明材料覆盖以防紫外线老化。在储存过程中，要保持标签的完整和资料的完整。在运输过程中（包括现场从材料储存地到工作地的运输），土工合成材料卷必须避免受到损坏。受到物理损坏的土工合成材料卷必须要修复。受严重磨损的土工合成材料不能使用。任何接触到泄漏化学试剂的土工合成材料，不允许使用在本工程上。
（2）基层检查：检查基层是否平整、坚实，如有异物，应事前处理妥善。
（3）试铺:根据现场情况，确定土工合成材料尺寸，裁剪后予以试铺，裁剪尺寸应准确。检查铺设宽度是否合适，搭接处应平整，松紧适度。
（4）定位：用热风枪将两幅土工合成材料的搭接部位粘接，粘接点的间距应适宜。
（5）土工合成材料的铺设：主坝体填筑完成后，进行土工合成材料的铺设工作，在铺设土工合成材料前，应详细检查坝体砂砾石填料中尖石不外露，使坝体符合设计要求。将土工膜沿坝面自上而下铺开，现场采用专用焊接机焊接，沿接缝宽度10Cm内焊1—2道缝,并检查焊接面上有无损坏孔洞，复合土工膜中的塑料膜不准外露，铺设需有一定松驰余量，不准有悬空现象，铺设中作好铺设部位、数量等现场记录，以备检查。铺设土工合成材料的同时，进行细土保护层的铺设工作，即一边铺土工合成材料一边有细土保护层覆盖，最后进行砂卵石及砼预制板的铺设,护坡砼预制块及砂卵石垫层的施工，务必压实整平。
（6）土工合成材料的缝合:土工布的搭接根据地形及使用功能可分为自然搭接、缝接或焊接。对搭接部位进行缝合时缝合线应平直，针脚应均匀。缝合后应检查土工合成材料是否铺设平整。所有的缝合必须要连续进行。在重叠之前，土工合成材料必须重叠最少150mm。最小缝针距离织边（材料暴露的边缘）至少是25mm。缝好的土工合成材料接缝最少包括1行双线锁口链形缝。用于缝合的线最小张力应超过60n的树脂材料，并有与土工合成材料相当或超出的抗化学腐蚀和抗紫外线能力。任何缝好的土工必须采取相应的措施避免在安装后，土壤、颗粒物质或外来物质进入土工合成材料层。土工布的缝合如存在不合要求的现象，应及时进行修补。
（7）自检与修补
①必须检查全部的土工合成材料片和缝。有缺陷的土工合成材料片和缝合必须在土工合成材料上清楚标出，并做出修补。
②必须通过铺设和热连接土工合成材料小片来修补磨损的土工合成材料，土工合成材料小片要比缺陷的边缘在各个方向最少长200mm。热连接必须严格控制以保证土工合成材料补片和土工合成材料紧密结合，并对土工合成材料没有损害。
③每天铺设结束前，对当天所有铺设的土工合成材料表面进行目测以确定所有损坏的地方都已作上标记并立即进行修补，确定铺设表面没有可能造成损坏的外来物质，如细针、小铁钉等。
④土工合成材料损坏修补时应满足以下技术要求：
⑤用来补洞或补裂缝的补丁材料应和土工合成材料一致。
⑥补丁应延伸到受损土工合成材料范围外至少30厘米。
⑦在填埋场底部，若土工合成材料裂口超过卷材宽度的10%，须将损坏的部分切除，然后将两块土工合成材料连接；若在坡面上，裂口超过卷材宽度的10%，须将该卷土工合成材料移出，并用新的一卷替换。
土工合成材料性能篇5
关键词：智能材料；土木工程；混凝土；应用前景
0引言
随着材料技术的快速发展，越来越多的高新技术被运用到工程材料的研发中，各种新型材料层出不穷，以复合材料为基础发展而来的智能材料，为解决相应材料的力学问题提供了科学牢靠的途径。作为有着多学科交叉背景的综合学科，智能材料为土木工程中日益复杂的结构提供了实现的可能性，因此这一学科的研究也日益受到重视。诸如大跨度桥梁、高层建筑、水利枢纽、海洋钻井平台以及油气管网系统之类的基建设施，在其较长的使用期中，外界各种不利作用会使得组成这些结构的材料发生不可逆的变化，从而导致结构出现不同程度地性能衰减、功能弱化，甚至会诱发重大工程事故。若是能将智能材料运用到对这些超规模的工程结构物中，能够时刻评定相应的安全性能、监控损伤，并智能修复，则将为未来工程建设提供新的发展思路。所谓智能材料，是指随时能够对环境条件及内部状态的变化做出精准、高效、合适的响应，同时还具备自主分析、自我调整、自动修复等功能的新材料。受仿生学科的启发，其目标是要开发出能运用到具体工程中、将无机材料变得有生命活力。二十世纪90年代初逐渐兴起的智能材料结构系统，吸引了包括物理、化学、电子、航空航天、土木工程等领域的研究者涉足其中，取得了丰硕的成果。
1智能材料的概念及特点
智能材料发源于“自适应材料”（adaptivemate-rial），在Rogers和Claus等人的努力下，智能材料系统逐渐受到全世界各国官方机构的认可与重视，发展迅速。智能材料（intelligentmaterial，im）当前没有一个明确的定义，不过大体上都是根据功能做出相应的定义，是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，具有不可限量的前景。智能材料产生的背景决定了其所具有的独特优势，决定了其终将会带来材料科学的重大革新。通常而言，智能材料主要以下七大功能：（1）传感：能够对内外部的作用进行监控与鉴别；（2）反馈：将监控获取的信息进行传输以及反馈；（3）信息识别与积累：识别并记忆反馈来的信息；（4）响应：对内外部的变化做出灵活有效的反应；（5）自诊断：对内外部信息实施自行诊断、分析、评判等；（6）自修复：依特定的方法修复系统的故障；（7）自适应：待外部作用消失后可恢复原状。在具体的工程中，若要实现这么多的功能，仅仅依靠单一材料是无法实现的，因此通常情况下都是通过多种智能材料的组合才能达到目的。
2智能材料在土木工程结构中的应用
2.1光导纤维
光纤维的主要化学成分为二氧化硅，作为信息传递的绝佳介质，有着其他任何材料无法比拟的传导能力。材料主要由内层圆柱形透明介质和外层圆环形透明介质组成，内层为纤芯，外层为包层。内外层折射率的差异能够保证携带信息的光在纤维里面能量损失少，传输距离大。将光纤维植入到混凝土结构中，制成光纤维混凝土结构。当混凝土结构因外部因素的变化而产生变形时，植入砼结构中的纤维也随之发生变化，进而导致纤维中的光发生改变，相应的传感器能够直接获取变化，从而间接确定混凝土结构的各种性能变化，实现对结构的全方位监测，为工程的可持续性提供技术指导。并且，分布监控的模式可保证混凝土结构任何部位的改变均能被监测到，相当于在混凝土结构中创造了一个全覆盖、光角度、无死角的监测网络，两者组合而成的光纤维混凝土可以认为是一种具有强大自我调节的智能材料。当前，光纤维混凝土结构主要的工程应用包括：混凝土的温度及温度应力监测、混凝土结构裂缝的监测与诊断、混凝土结构强度与变形监测、混凝土结构配合的钢索应力和变形监测等。
2.2形状记忆合金
何谓记忆合金，即材料具有形状记忆能力。当材料的形状被改变后，其内在的记忆效应可被激发出来，进而自动产生回复应力与应变，驱使材料恢复原状。同时，合金材料能够传输能量并实现能量储存。鉴于此，工程中可将记忆材料安置在结构中，当结构出现变形、裂缝、损伤以及外界动荷载影响时，大部分的能量可被记忆合金材料消耗掉，可极大提高结构的稳定性，若将材料运用到多震地区的建筑结构中，则会实现对地震能力的吸收与耗散，极大地提高建筑物的抗震性能，此举属于材料的智能被动控制。形状记忆合金材料所具有的相变超弹性，使其可用来制作耗能阻尼器，这种阻尼器实现了智能被动控制。同时，由于其相变会引起超弹性滞回环的产生，使得材料具有极高的抗疲劳性，以此为基础制作的阻尼器使用周期远胜于普通的阻尼器，可实现结构品质的大幅度提高。
2.3压磁材料
土木工程领域中常规的压磁材料主要包括磁流变材料和磁致伸缩智能材料等。在外部磁场作用下，磁流变液悬浮体系的黏弹塑性会发生明显的变化，并且这种变化是可逆的。当外部磁场超过一定强度后，磁流变也会在极短的时间内变成固态，微观上表现为材料的分散相颗粒沿着磁场方向结成了链状结构。磁流变液介于液体与固体之间的这种独特的可变属性，以及对这种特性实施控制时耗能低、变化范围广、成本低等特性，使得磁流变液成为工程结构中作动器件的重要材料。当前，磁流变液主要被应用到元器件的控制桥路以及电源的高速开关等多个领域。且磁流变液在土木工程领域的应用主要集中在高层建筑、塔形建筑物、大跨框架和大跨度结构等。同时，有着高磁致伸缩效应的磁致伸缩智能材料，可以保证材料在机械与电磁直接进行可逆转换，因此具有广阔的应用前景。
2.4碳纤维混凝土材料
工程中混凝土的作用范围很广泛，因此对混凝土材料的改善也日益得到科研人员和工程从业者的支持，碳纤维混凝土的产生正是这一领域发展的重要产物，在混凝土中掺加一定比例的碳纤维，可赋予混凝土材料以驱动功能和本征自感应。作为一种高强度、高弹性、大导电性的材料，碳纤维的加入能极大改善混凝土的强度与韧性，并且碳纤维之间会形成具有电阻的导电网络，在材料中起到阻隔导电的势垒，大大降低混凝土材料的电阻率，从而使得材料的导电能力得到数量级上的显著变化。不可忽视的是，这种混凝土的电导率与温度及应力的变化而表现出规律性的响应。同时，碳纤维混凝土在温度上表现为温度变化造成电阻的变化，并且材料内部的温差也会衍生出热电效应，在电场的作用下碳纤维混凝土会产生热变效应（热效应与变形）。碳纤维的含量和混凝土材料的结构共同影响材料的温敏性，当碳纤维的含量超过一定比例时，材料才有可能形成较为稳定的电动势。而碳纤维的掺入方式主要有两种：短切乱向分布和连续碳纤维束单向增强。采取不同的掺入方式能使得碳纤维混凝土的力学性能得到不同程度的强化与提高，工程实践表明：第一种方式更具有实用性。
2.5压电材料
具有压电效应的压电材料，经常被用作驱动元件和传感元件。当压电材料受到外部因素作用时会因为其自身发生变形而产生电势，而对材料再施加一定电压时又会改变材料的尺寸，压电效应由此而来。利用这一特点，压电材料可用作传感元件，通过压电元件的变化来判断元件所在位置处结构的变形量。与此同时，若能在压电元件外部形成电场，进而对压电元件内部的正负电子施加定向电场力，从而迫使元件发生变形，制成驱动元件。利用驱动元件，可改变材料的应力状态，甚至会影响材料的结构变形。压电材料的变化均在极短时间内完成，因此压电效应主要适用于对结构振动的控制上。
3智能材料的未来发展
3.1智能材料性能的发展
智能材料有着独特的优越性能、广阔的发展前景，但是由于这一领域处于多学科交叉的研究前沿，所存在问题也亟待深究：（1）形状记忆合金的发现，改变了很多传统理念，胡克定律在合金材料这里基本上不再适用了，其所具有的智能功能使得传统的力学研究方法难以合理地解释其内在的机理，因此需要研究者另辟蹊径，从宏观与微观的角度重新去探究这种新材料的原理，建立一些实用性较强的理论和模型，以对具体的工程实际进行规范化的指导。同时，当前形状记忆合金还不完善，耗能高、功能单一等缺点使得其实用性不强，能够开发出低能耗、出力大、多功能的控制器则是未来研究的重要方向。（2）可以预见，压电材料将会成为工程结构中力学测量的首选感测元件，但是其存在的主要问题就是驱动力小，虽然已经有一些技术来弥补这一缺陷，但是对于大规模的土木工程结构而言，压电材料并不能直接应用，复杂的理论分析、高难度的集成技术研发，以及压电驱动器的开发技术和设计方法难度较大，都是制约压电材料未来发展的瓶颈，是研究的难点、热点和重点。（3）压磁材料所面临的问题是在长期的放置之后，会产生固体颗粒沉降，这种沉降对材料的稳定性有着怎样的影响效应也需要更深入的研究。并且，其温度适应范围较小，若能够拓宽温度作用范围，将使得压磁材料有着更广的发展前景。
3.2智能材料研究难题
针对材料本身所面临的主要问题，未来在土木工程领域的应用研究主要有下列一些难题：（1）结构的健康监测与保养；（2）形状自适应材料与结构；（3）结构减振抗震抗风降噪的自适应控制。这些问题的进一步研究将有助于工程质量的提高，有助于降低工程灾害性事故的概率，有助于强化工程的安全可靠性，有助于推动土木工程领域的高技术发展，有助于为土木工程领域注入新的发展动力与机遇。
参考文献
[1]曹照平,王社良.光纤传感器在土木工程中的应用[J].南京建筑工程学院学报:自然科学版,2000(4):47-50.
[2]张亚东.智能材料在土木工程中的应用研究[J].科技资讯,2011(30):49-49.
[3]王社良,苏三庆,沈亚鹏.形状记忆合金拉索被动控制结构地震响应分析[J].土木工程学报,2000,33(1):56-62.
[4]王社良,苏三庆.形状记忆合金的超弹性恢复力模型及其结构抗震控制[J].工业建筑,1999,29(3):49-52.
[5]DykeSJ,SpencerBFJ,SainmK,etal.mod-elingandcontrolofmagnetorheologicaldampersforseismicresponsereduction[J].Smartmaterials&Structures,1996,5(5):565.
[6]欧进萍,关新春.磁流变耗能器及其性能[J].地震工程与工程振动,1998,18(3):74-81.
[7]张其颖.碳纤维增强水泥混凝土复合材料的研究与应用[J].纤维复合材料,2001,18(2):49-50.
土工合成材料性能篇6
关键词：土工织物；防汛；抢护
我国在利用天然纤维材料和织物进行防汛护堤、抢险、堵口方面已有很久的历史，但利用土工合成材料来防汛抢险还是一项新技术。土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。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、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。土工合成材料不仅具有较高的强度。而且具有抗冲、耐磨、耐腐蚀和重量轻等特点。
一、概论
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。
二、防汛、抢险的传统材料和土工合成材料的特点
堤防、涵闸等各类建筑物的安全渡汛主要采取两个层次的措施：第一是防护，就是避免险情发生；第二是抢险，即一旦险情出现，要迅速采取有效措施消除险情。防汛、抢险最常用的传统材料主要为土料、砂料、石料以及草袋、麻包等，它们作为防汛用材已历史悠久，效果良好，仍然是当前防洪、抢险的主要材料。这些材料虽然有来源广、数量多能就地取材等许多优点，但也存在重量重、体积大、运输困难、施工劳动强度大、施工速度慢、工程质量不易保证等不足。
土工合成材料中的土工织物一般都具有较高的强度，单位质量轻、透水性强、防腐及耐磨性好的特点，同量它还具有以下几方面的功能和作用：
（一）排水功能：土工织物能截断与汇集土体中的渗水，并能将渗水沿垂直织物平面或平行织物平面排出土体；
（二）反滤功能：由于土工织物构造上的水力学特性，在它排出渗水的同时，能拦阻土体颗粒不被带出；
（三）隔离作用：土工织物可能把不同性质或不同级配的土石料隔开，以免互相掺杂，从而可以保证施工质量；
（四）对土体的加筋作用：土工织物有较高的抗拉强度，在土体中可以约束土体的应变，提高土体的综合变形模量，减小土体变形，改善土体的受力状况。
土工织物这些功能和特性，可以克服或改善传统材料的缺点或不足。此外，土工织物施工工艺简单，易保证工程质量，施工速度快，工程造价低（与传统反滤材料相比，可节约投资三分之一到二分之一）。因此对于防汛抢险这种时间性非常紧迫的工程，土工织物将成为一种十分理想的新材料，特别对一些缺土缺砂石料的地区更具有特殊的价值。
三、土工织物在防汛抢险中的应用
汛期江河水位高涨，常居高不下，有时还受到大风大浪侵袭，对于堤防薄弱环节，常容易酿成险情。堤坝工程的主要险情有：迎水坡发生大面积塌落，堤坝内出现贯通水流通道和裂缝，下游出现管涌、流土及成片泡泉，下游坡出现大面积散浸，洪水漫顶等。现针对最常见的险情提出抢护方案。
（一）堤坝坍塌险工的抢护
当堤坝上游有大面积塌落险情时，可采用覆盖软体排防护，这种险情大多要分秒必争地进行抢护。沉排抢险施工方法如下：
1.展排体。将排体运到险工段，放在对应的堤顶上，并展开。
2.横枕装载。指抢险队要把装满土的编织袋放在横枕中心线上，折转枕布将对于尼龙绳头捆在一起，就成装土横枕。
3.滚排成捆。抢险队站在横枕一侧，滚排成捆，后将捆搭到迎水坡堤肩处。
4.打桩挂排。在纵枕对应的堤顶上打桩4-6根，将纵向拉筋绳拴在桩上，松紧要适度，使排体沉好后，上端超出水面为准。
5.沉排护险。抢险队面向迎水坡，往下推滚排体，使排体沉到预定位置，并在上游侧拉紧横向拉筋绳，固定排置，避免移位和翻转。
6.纵向压载。抢险队分成四组，同时向指定竖袋内投入装土的编织袋，直到装出水面为止。
（二）管涌险情的抢护
由于渗流的作用，汛期堤坝及地基基础薄弱处往往发生渗透变形，产生管涌、流土、滑坡等险情，如不及时处理，就将危及堤坝安全。采用土工织物作为滤层，应对可能出现渗透破坏的堤段取土，进行试验计算，确定土工织物型号，然后选购所需土工织物。但在防汛抢险时，有时来不及试验，只能凭经验处理。
使用土工织物对管涌险情的抢护，其施工方法是：
1.将泉眼周围或严重散浸的地面整理平整，清除草皮杂物以及尖角石块。
2.如泉眼较小，可以用整块的土工织物盖住泉眼，如泉眼较大或连片泉眼，则应将土工织物互相搭接并用线缝起来，或采用化学粘合。搭接宽度一般为15-20cm。在松软的土基或水下施工时，搭接宽度应取40-60cm。
3.将土工织物盖在泉眼上面，即以重物将其固定，再由周围向中央压易透水的2-4cm粒径的小卵石或小石子，厚度30-50cm。石子上面再压块石或混凝土块，最后形成中心高，四周低的压重体。
4.铺放土工织物的面积取决于泉眼的大小和严重渗水段的范围，其面积应大于需要保护的渗水范围0.5m以上。施工时应注意以下两点：
土工合成材料性能篇7
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：
[1]俞立恩.高性能混凝土在高速铁路施工中的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2010（03）
[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）
土工合成材料性能篇8
关键词：水利工程；渠道；防渗
实践数据表明，渠道防渗工程技术不仅可以有效地提高渠道水利用率，可以大大地减少渠道渗水量，有助于地下水水位降低，防治土壤盐渍化这样的次生灾害的发生。
1.渠道防渗方法分类及适用条件
1.1土料类此种方法多用于气候温和地区的中小型渠道，原材料以沙、石、素土以及石灰为主，可以就地取材，因此造价很低，施工也简单，使用年限可达到5～25a，但是，这种包含素土、三合土、四合土、灰土以及黏沙混合土的施工方法抗冻能力差，耐久性也差，比较费劳动力，更重要的是它的质量得不到保障。
1.2水泥土类这种方法适用于气候温和地区同时附近有壤土和沙壤土的渠道，包含干硬性水泥土和塑性水泥土，原材料以壤土、沙壤土、水泥为主。同样可以就地取材且造价比较低，施工也很容易，使用年限可达到8～30a，但抗冻性同样十分差。
1.3石料类这种包含浆砌料石、浆砌块石、浆砌卵石、浆砌石板的方法，原材料以水泥、卵石、料石、块石、石板以及石灰为主，多用于石料来源丰富、有抗冻与抗冲要求的渠道，可以使用25～40a，它的抗冻性和抗冲性好，施工简便且耐久性强，但是由于石料一般较重，需要的人工比较多，且由于石料缝隙大，因此此种方法的防渗性能很差。
1.4膜料类这种方法防渗能力强且质轻，运输起来比较方便，是中小型低流速渠道首选，且十分耐用，可以达到20～30a的使用年限，其内部包含土料保护层、刚性保护层，原材料以石、沙、膜料、土料以及水泥为主。
1.5沥青混凝土类一种防渗能力强且冻胀变形能力较好的方法，但是造价很高，料源也比较稀缺。可使用20～30a，工程包括现场浇筑、预制铺砌，材料以水泥、石以及沙为主，在有冻害地区且附近有沥青料源，这样的渠道可以考虑使用。
2.渠道防渗工程技术
2.1防渗工程中的材料选择1）土料和石材。土料，目前已不常用的材料，主要是黏土、黏沙混合土、灰土等，成本很低，使用也很方便，但抗冻性不好，不适用于寒冷地区，而且需要较高的维护成本。石材，适合就地取材的材料，抗流水冲刷，高耐磨性能，抗冻性能出色，在石材丰富的地区施工简单、且成本低，但是缺乏石材的地方就很难采用了。2）水泥土、混凝土和沥青混凝土。土料加上水泥、水掺混制成的材料既是水泥土，土料低廉的价格决定了水泥土造价也并不高，而且使用方便，但是水泥土的抗冻性能并不好，因此不适用于寒冷地区。
2.2特殊渠道基土的处理渠道基土对渠道的防渗效果影响很大，如果基土为冻胀土、膨胀土、盐渍土等土质时，需要加入其他材料进行改土。基土为膨胀土时，改土可添加沙石或土料等，目前，新型化学材料固化剂固化后的土壤可以满足渠道要求，但是在北方寒冷地区，土壤固化剂抗冻性不好，因此不合适使用。冻胀土采用的方法是回避或者换土、压实来符合施工的要求。盐渍土的话，可以置换土壤但成本很高，这时可以事先对土壤中的盐分离子种类、含量进行分析，不同盐分离子的土壤，可以予以分类处理。
土工合成材料性能篇9
【关键词】道路桥梁；混凝土；质量控制；检验
在道路桥梁的建设过程中，混凝土原材料作为主体材料，应用最为广泛，所以其质量要求也最为严格，因此，加强混凝土原材料的质量控制和检验势在必行。
1混凝土原材料的主要组成成分
混凝土主要是由水泥、水、集料、化学外加剂、矿物质混合材料，按比例配合，经过均匀拌制，振捣密实成型及养护硬化而成的人工石材。在拌合的过程中，水泥就会将砂石牢牢粘在一起待凝固，因此拌混凝土的工作性能、硬化混凝土的强度、耐久性能很大程度上取决于原材料质量。普通混凝土原材料的主要组成为水泥、水、集料及化学外加剂，加强路桥施工过程中混凝土原材料的质量控制非常重要。
2混凝土原材料的质量控制
2.1水泥的质量控制
水泥是混凝土重要的胶结材料，其质量对工程的影响也不言而喻。因此，在工程建设中必须保证水泥的质量，对其进行严格的控制。水泥有多种品种标号，在选择水泥的时候应根据设计图纸的要求和实际使用部位的具体条件，选择合适的水泥品种和标号。优质水泥很容易识别，包装完好、标识完全，从其颜色、触感也很容易判断他的质量。对水泥的选择应严格水泥进场时应有质量证明文件，并应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，保证进场质量。
水泥遇水时容易发生化学反应而容易受潮、结块，这就要求水泥的堆放管理要严格，为了避免施工过程中施工人员乱用、混用的情况，存放时要将不同品种的水泥分别堆放；水泥仓库应保持干燥，在使用后，对于还没有使用完的袋装水泥，如果要进行第二次使用，就要将水泥严格保管，以保证其有效性。水泥一般应入库存放，先到先用。袋装水泥堆放不宜过高，一般为10袋，以免下部水泥受压结块，如存放时间短库房紧张，也不宜超过15袋。如果露天临时储存的水泥，应选择地势高，排水条件好的场地，并认真做好上盖下垫工作，以防水泥受潮。在使用前应做好质量检查，检查产品的合格证、出厂检验报告和进场复验报告。
2.2水的质量控制
水的质量会影响其他材料的使用效果，因此在施工过程中，要及时清洗集料和拌混凝土所需的水，严格把关。混凝土的制备用水要符合混凝土拌合水的标准，水中不能含有油、酸、碱盐、有机物等会影响混凝土质量的物质。饮用水一般不含这些杂质，一般都适合搅拌混凝土；对于非饮用水来说，要控制离子浓度和酸碱度等，以免影响混凝土的化学性能。要符合以下的要求：硫酸盐含量小于2.7毫克每立方厘米；含盐量不大于5毫克每立方厘米；ph值大于4。因此，对于非饮用水要对这些指标进行严格的检查，以免影响道路桥梁工程中混凝土的质量而造成严重的后果，对于成分不明的水更要在水质化验和抗腐蚀性检验合格后才能投入使用。水质量的控制在混凝土的质量控制中是一个非常重要的环节，所以应严格按照要求的指标进行检测。
2.3集料的质量控制
集料在混凝土中的比重非常大，是主要组成材料之一，也是整个结构体的骨架，决定着道路桥梁的力学性能、安全性和耐久性。因此，要延长路面混凝土的使用寿命，关键是提高路面混凝土的抗折强度，改善路面混凝土的耐久性，集料的质量对其影响必须引起足够重视。为了保证道路桥梁的质量，对于集料的控制也是非常重要的，需要根据具体实际选择不同的集成原料。一般集料的渗透性要比水泥浆体的渗透性低，而实际上某些集料的渗透系数与水泥浆体的渗透系数相差不大。当集料的孔隙率达到10%时，其渗透性比水泥浆体还要高得多，而在道路桥梁的建设中，选用低渗透集料用于防水混凝土的施工很关键。
在道路桥梁的施工中还要选用质地坚硬、耐久性高的天然砂。在使用砂的过程中，要控制砂的细度模数和过筛量，对进入施工场地的砂要不定期的进行抽查，检测其含水量，以确保在混凝土的配置中把握好放水量，当达不到标准时，要及时进行处理。
集料的存放也很重要，在存放的时候应将统一规格的集料放在一起，防止各种集料混杂，同时还要注意不要让杂质进入，确保集料质量，以保证建成后道路桥梁的质量。
2.4化学外加剂的质量控制
混凝土中掺用的外加剂也是不可或缺的，化学外加剂具有缓凝、引气、减水、早强、泵送、防水、防冻、喷射等作用，因此，选择外加剂的时候必须检查生产厂家的生产许可证，必须有生产厂家的质量证明书，使用前应以每次进广的数量进行性能的检测。在选择外加剂的时候要根据混凝土的用途及施工环境来选择合适的外加剂，例如对于高效减水剂，选用时应注意减水剂与水泥品种的适应性，应通过试验选择与水泥相适应的减水剂，并通过试验确定减水剂的减水率。还应注意某些减水剂会明显增大混凝土的坍落度损失，在配制预拌高强混凝土、泵送高强混凝土、大流动性高强混凝土等，应采取适当的措施。
在存放外加剂时也要注意，应该将各种不同品种的外加剂分开存放，并做好标注，避免在使用的过程中混用，做好上盖下垫，防雨防潮，而造成混凝土的质量问题。
3混凝土原材料的质量检验要点
3.1做好二次检测
对进入施工现场的混凝土原材料，在出厂合格证齐全，化验单符合相应标准的情况下，做好再次检验工作。要核验进场水泥是否与质保资料相符合，包装标志是否齐全，水泥是否错进或混进，是否有受潮结块现象。在认真检查合格后，督促施工单位按批抽样送检，检验项目全部合格后，方可准予拌制混凝土。对于甲方提供的混凝土原材料，监理工程师也不能放松检验工作，要做好水泥生产厂家的选择，优先采购合格混凝土原材料，如果检验不合格，混凝土原材料要停止使用。混凝土原材料的安定性是一项重要的指标，为保证质量，施工所用的混凝土原材料必须经过该地区有资质的试验室复验，合格后才能投入使用。
3.2做好现场检验
在道路桥梁的施工现场，要检验混凝土试模和试件的选用是否符合设计和施工技术要求，混凝土构件的养护应在成型后立即用不透水的薄膜覆盖表面。对于混凝土养护阶段的检验，要重视温度、湿度和气温的变化，使其抗压强度符合施工标准。
4结束语
在道路桥梁的施工过程中，质量对整个工程的影响非常大，因此提高对原材料的质量控制和检验成为了整个工程的重中之重。要使混凝土原材料的质量得到保证，相关工作人员必须抱有负责严谨的工作态度，做好各个细节的控制，使原材料的各个部分达到指标规定，只有这样，才能做出一个高质量的工程，也只有这样，人们才可以通过这个高质量的工程为社会谋福致富。
参考文献：
土工合成材料性能篇10
关键词：碳纤维；混凝土；加固
中图分类号：tU599文献标识码：a文章编号：1006-8937（2013）08-0155-01
作为一种高性能的复合型材料，碳纤维一直用于体育、航空航天等产业的材料应用，随着经济和科研力度的不断提升，近年来，碳纤维的价格不断降低，这促使这种高性能的材料在房屋建筑、市政、道路桥梁等行业逐渐得到应用。由于该种复合型材具有耐久性强、耐腐蚀的特点，因此在建筑等行业中主要应用于改变构件受力性能以及结构补强。而混凝土作为目前使用最为广泛的建筑原材料，它的工程力学性能一直是人们关注的问题，随着科研技术地不断发展，混凝土逐渐向高强度、多功能以及智能化的方向发展，碳纤维混凝土的出现是无机材料和有机材料的高效融合，这是一种新型的智能材料，碳纤维的使用能够大大改良混凝土的特性。
1碳纤维材料的物化性质
碳纤维是含碳量高达90%的复合型材料，其具有耐高温、高强度、抗蠕变、耐酸碱腐蚀、可传热以及可导电等优良性质，其密度比铝小，但强度比钢材的强度还要大，它的耐腐蚀性要比不锈钢的耐腐蚀性还要优越，其耐高温性比耐热钢的还强，因此它是集力学、电学以及热学性能为一身的化工新材料。将碳纤维运用在混凝土中，对混凝土的延展性、抗冲击性等显著改善，尤其是能够显著改善传统混凝土脆性大的缺点，增强其韧性。和抗疲劳性。
2碳纤维复合材料对混凝土的加固原理
在混凝土中加入碳纤维对混凝土进行加固，这种方法从1996年就已经被引入到国内，并很快受到工程界的强烈关注。其加固原理是将碳纤维复合材料通过一定的技术粘贴在混凝土结构的表面，通过混凝土结构和碳纤维材料之间的协同作用，最终达到对混凝土结构构件加固补强，并有效改变混凝土结构性能的目的。
3碳纤维复合材料在混凝土加固中的应用
加固混凝土构件中使用的碳纤维材料通常有两种，一种是碳纤维材料，一种是配套树脂。正如上文提到的，碳纤维材料有高强度、自重轻、高弹性模量等优良特点；配套树脂包括有粘结树脂、找平树脂以及底层树脂，其中粘结树脂的作用是使混凝土和碳纤维材料形成统一的复合材料，而后两种树脂的作用则是提高混凝土构件和碳纤维材料。混凝土通过和碳纤维复合型材料的共同作用，达到提高混凝土抗剪承载力和混凝土构件的抗弯能力，进而达到了结构补强和加固的目的。
按照碳纤维原丝的不同能够将碳纤维布分成黏胶基、pan基以及沥青基等三种类型的碳纤维布。在对混凝土构件进行加固时需要对构件的结构施工设计、构件腐蚀以及其实测强度等材料，利用碳纤维布对构件或者混凝土结构进行加固设计。加固用的胶粘材料包括三种：第一，底涂胶。将其涂在混凝土构件或结构的表层，能够使表层的强度得到加强，这样就能够有效提高碳纤维和混凝土的粘结性；第二，浸渍树脂，其能够使碳纤维片材相互结合在一起，并使其呈现出硬化的板状物，并能够使混凝土和碳纤维强力粘结在一起，使两者构成一个统一的复合体；第三，修补胶。该胶粘材料可以对混凝土表面进行平整，得到平整后的构件能够和碳纤维材料更好结合在一起。
4碳纤维复合材料加固设计计算
用于混凝土构件加固的碳纤维复合型材料主要是上文介绍的碳纤维布，其在实际工程中的应用技术已经比较成熟。其优点主要体现在提高混凝土结构的受剪承载力、受弯承载力、抗震力以及抗疲劳能力等。使用碳纤维布对混凝土结构进行加固时要坚持以下两个基本原则：
①对那些钢筋锈蚀程度比较小，并且外观相对完好，并且保护层没有开裂的混凝土结构或构件，对其计算承载力时，为了方便计算可以认为混凝土和钢筋间的粘结强度以及自身强度没有降低。针对这类构件进行加固处理时只需要对其进行防腐蚀预防加固就能够提高构件的抗腐蚀性能。即对这一类型的混凝土构件进行加固时只是结构性加固，并不需要计算使用碳纤维布的数量。
②对于那些表面防护层已经破裂，钢筋锈蚀程度比较深的混凝土构件，由于其钢筋严重锈蚀，所以钢筋截面减少严重，这导致钢筋的强度严重降低，并且其和混凝土之间的粘结强度降低。因此在针对这一类型的混凝土构件进行加强时要考虑实际的结构锈蚀程度，计算所需的碳纤维布的数量。通过计算横向和纵向使用的碳纤维布的数量，进而达到提高混凝土结构的抗剪承载力和抗弯承载力。这种类型的加固是对混凝土结构的强度的提高。
计算碳纤维布用量时，应按照受力相等的力学原理，通过等效转换的方法把碳纤维布的面积等效转化成钢筋面积，公式表达为：
其中，ase是抵抗不足弯矩需要的钢筋截面积，acfs是碳纤维布的横截面积，fcfs是碳纤维布容许拉应力，单位取mpa，fy是钢筋抗拉强度，令fcfs=φ×β×1800，φ在这里表示为碳纤维布利用系数，按照我国目前实际工程设计的情况，建议取其值为0.85，β是层数折减系数，取值时按照表1中的规定选择准确的值。
取碳纤维布的净面积，其计算公式为：
其中，tcfs表示的是碳纤维布的厚度，n是粘结层数，Bcfs表示的是碳纤维布的幅度。
5工程实例
某实验大楼建成时间是1988年，在2009年对该实验大楼的质量检测报告中显示大楼结构中有部分框架梁端出现了明显的裂缝，这对大楼造成了严重的质量安全隐患，因此要对出现质量问题的梁进行加固处理。考虑到该实验大楼的正常使用功能，设计人员选用具有高强度的碳纤维复合型材料对这部分梁进行加固，这样不仅能够方便施工，还能够大大缩短工期。经过对工程实际情况进行探明并对碳纤维材料进行综合考量后，决定选用FtS-Ci-20碳纤维布对梁结构进行粘贴。
该碳纤维布的性能指标是：纤维布厚度0.112mm，重量为200g/m，纤维为单方向，其弹性模量是2.33×105mpa，抗拉强度是3545mpa。工程选用的胶粘性材料为Fe胶、Fp胶和FR胶，这几种树脂胶使用温度为6～34℃，粘贴强度是2mpa，抗剪强度是10mpa，使用时间在25～120min。由于本次加固属于结构性加固，因此不需要计算碳纤维布的层数，直接加固。加固采用的U型粘贴的方案直接进行梁结构加固。经过加固以后，梁的抗剪承载力比未加固前提高了42%～61%，施工期间没有妨碍大楼的正常使用，工期为2d。
通过该工程实例证明，采用碳纤维复合型材料不仅大大方便了施工，同时也显著提高了混凝土结构的强度。
6结语
总之，碳纤维复合材料的优越的物理、化学以及热学特性，在加上其价格上逐渐显现出来的优势，它在建筑领域中的应用必将逐渐广泛。尽管在目前建筑工程中的使用还有某些方面的不足，但是随着科研技术的不断发展，相信在不远的未来，这种新型的复合型材料在实际工程中的应用中必定会越来越广泛。