土木材料特点以及在土木建筑中的推广应用

土木材料特点以及在土木建筑中的推广应用 【摘要】所谓土木材料是在土木建筑中使用的各种材料。在土木建 筑中我们需要充分熟悉各种建筑材料的基本性能和特点，本文通过对基本 点土木材料特点的分析来剖析其在土木建筑中的应用。 【关键词】土木材料；工程建筑；推广应用 1 土木材料的概述 土木材料是建筑工程的基础所在，其质量与性能的差异在很大程度上 决定了该土木建筑性质的优劣，在土木建筑中通常以土木材料的特点来选 择，分析，和评定材料。土木材料的特点具体表现如下 1.1具有弹性和塑性的特点 所谓弹性是指材料在外力作用下产生了变形而当外力消失后又能恢 复到原来形状的物理现象。塑性是指材料在外力消失后仍能恢复原状，并 且在尺寸和形状不变的情形下不产生裂缝的性质。在土木建筑中任何一种 土木材料都应具备优良的弹性性能，能承受一定的变形，此种性能以钢结 构为最常见。土木材料的变形范围以虎克定律为准，其变形的范围与受力 的范围成正比。这就涉及到弹性模量的概念，即纵向应力与纵向应变的比 例的常数，常数越高时，当受热或产生形变时材料越不容易发生形变，会 在基体内形成相应的应力，当应力超出变形的范围后便发生脆断。常数越 低时，就容易变形，基体内的做功便把应力消耗。 1.2具有脆性和韧性的特点 所谓脆性就是土木材料在受到一定的外力的时候突然发生断裂或裂 痕的性质。而韧性是指材料在受到外力或者冲击时能吸收大面积的力而不 发生破坏的性能。在土木材料中大部分属于脆性材质，如石材，砖结构， 陶瓷玻璃以及混凝土等，然而在高强混凝土普遍应用的今天仍然会发生混 凝土结构破坏现象，因此混凝土的脆性日益受到人们的关注，针对混凝土 这一缺陷便出现了有高韧性复合材料的水泥进行改良，经过改良后的混凝 土具有高韧性和耐久性的特点。 1. 3具有硬度和耐磨性的特点 材料的硬度是抵抗其他硬物对其表面进行破坏的能力，是材料表面的 坚硬程度的表现。而耐磨性是材料抵抗外来磨损的能力。 2 土木材料遇水的特性 2. 1憎水性和亲水性 所谓憎水性和亲水性是根据材料在与空气的接触中能否被水湿润的 现象分类的。大部分土木材料属于亲水材料，而且可以通过材料的毛细血 管渗透到材料的内部，如石料，混凝土，集料以及木材等，而沥青石蜡等 材料等表面不能被水浸湿，属于憎水性的材料，该种材质可用作防水材料 使用。在特殊要求的情况下，亲水材料经过防水处理也能达到防渗透的功 效，以降低其吸水性。 2. 2吸湿性和吸水性 材料的吸湿性是指随着空气湿度的变化材料既能吸收水分又能扩散 水分的特性，如混凝土和木质材料。在吸收与扩散中最终达到水分的平衡。 而吸水性是材料在浸水状态下吸收水分的能力，由于这种现象的影响使得 材料的强度降低，体积增大，影响材料的正常性能。 2. 3耐水性和抗渗性 耐水性是材料在长期水的作用下其性能不改变，强度不降低的性质。 这种性质的材料适用于长期处于水中或潮湿的环境中的建筑结构。而抗渗 性是材料抵抗压力水渗透的性质，这种性质的材料一般用于地下建筑和水 工构建筑这些经常受到压力水的作用的结构。 2.4抗冻性 即材料在水的作用下经过多次的冷冻和溶解而性能不改变的材料，一 般来说，材料经过多次冻融后期强度和性能会受到严重的损坏，因此，为 确保建筑物质量和性能，有时对建筑材料的抗冻性也会有特殊的要求。 3材料遇热的特性 3. 1导热性能 当材料受潮或吸水后会大大降低对热的传导，因此绝热材料应被保证 时长处在一个干燥的环境中比便发挥其应有的绝热效果。 3. 2热变形性 一些材料当遇热时会发生变形，这类材料对温度是相当敏感的，当热 引起的不匀会产生附加热应力，这种应力在通往超过薄弱区的剪应力强度 时可能会发生断裂。因此，热变形的性质对材料的稳定性有重要的意义。 4 土木材料在土木建筑中的引用 4. 1混凝土的应用 普通混凝土是由胶结材料，细骨料，粗骨料和水组成，混凝土在土木 建筑中是应用最普遍最重要的材料，随着现代技术的发展出现了新型的混 凝土，下面做简要介绍; 高性能混凝土，是通过先进的技术加以改良而来的具有如下优势的一 种土木材料，首先，由于高性能混凝土具有高强和超高强的特点，从而减 小了混凝土结构的尺寸，减轻了本身的质量以及对地面的荷载，节约了施 工成本等，其次，高效能混凝土能增加对外部环境的抵抗力，保证建筑的 使用寿命，减少维修费用等由于此种混凝土优良的性能使得近几年在建筑 领域得到了广泛的应用。 4.2纤维材料在土木建筑中的应用 4. 2. 1纤维材料在混凝土中的应用 混凝土在建筑业中是一种不可缺少的材料，上面已经阐述过其重要 性，一般用钢筋来增强其强度和硬度，但钢筋易受酸碱作用的腐蚀从而造 成混凝土的破坏。纤维混凝土是对原有混凝土的一种创新和改良，通过在 混凝土中加入纤维来增强混凝土，如今常见的有碳纤维，芳纶，丙纶混凝 土，纤维的强度，空间结构以及量的多少都决定着混凝土的性能，与传统 的混凝土相比它的拉伸和抗弯强度好，不易发生断裂等优点。 4. 2. 2纤维复合材料的应用 纤维复合材料作为土木材料使用时，既可以保持原材料的特点，又可 以满足单一材料无法满足的性能。首先在使用的过程中，复合材料有高的 比强度和比刚度，如碳纤维T300环氧树脂的比强度是铅材料的6倍，比 刚度是4倍，其次复合材料的抗疲劳性好，普通的金属的抗疲劳度为40 左右，而复合材料的疲劳强度可达80以上，抗疲劳性能优异，再次，复 合材料对化学腐蚀有良好的抵抗功能，尤其在一些近海工程中建筑易于周 围的海水空气以及污染物发生化学反应从而引起土木材料破坏，而复合材 料就不需要担心这个问题。最后，复合材料的抗震性能强，也不易出现由 于共振而引发的脆断现象，同时其存在大面积的界面，一旦激起振动衰减 速度也快。由于复合材料的这些优异性能使得其在土木建筑中被广泛应 用。 4.3钢结构在土木建筑中的应用 钢结构材料是土木建筑中极为重要的一种材料，越来越受到广泛的关 注，钢结构在传统的土木建筑中优势明显，首先它由于质量较轻，在承受 静力荷载时吸收变形的能力强，不易发生脆裂，抗震性能好。其次是承载 能较强，其构件重量大大轻于同质量的钢筋混凝土构件，而且还可以根据 建筑工程的要求进行灵活的分割，提高使用的面积。另外钢结构在施工和 安装过程中简单而迅速，即节省了完工时间又节约了施工成本。最后，从 环保的方面来看，建筑的建造和（下转第125页）（上接第135页）拆除 对环境的影响小，且环保节能，一方面大大的减少了土地的使用面积又降 低了在土木建筑中能耗。 总之，本文通过对土木材料的基本特点和性能的分析以便使土木建筑 领域的同行们能更好的更有效的利用土木材料，推广和应用新型的土木材 料，为土木建筑行业做出应有的贡献。 【参考文献】 [1] 王彩桦，吴建芬，张丽娜.钢结构的腐蚀和防护[J].建材技术与应 用，2009. [2] 郭艳坤.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用进展[J].水科学 与工程技术，2009. ［3］刘颖哲.关于新型混凝土材料在土建工程中的应用浅述［期刊论 文］.中国高新技术企业，2008. ［责任编辑汤静］