土木材料特點以及在土木建筑中的推廣應(yīng)用

【關(guān)鍵詞】土木材料；工程建筑；推廣應(yīng)用 

　　1 土木材料的概述 

　　土木材料是建筑工程的基礎(chǔ)所在，其質(zhì)量與性能的差異在很大程度上決定了該土木建筑性質(zhì)的優(yōu)劣，在土木建筑中通常以土木材料的特點來選擇，分析，和評定材料。土木材料的特點具體表現(xiàn)如下： 

　　1.1 具有彈性和塑性的特點 

　　所謂彈性是指材料在外力作用下產(chǎn)生了變形而當外力消失后又能恢復(fù)到原來形狀的物理現(xiàn)象。塑性是指材料在外力消失后仍能恢復(fù)原狀，并且在尺寸和形狀不變的情形下不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。在土木建筑中任何一種土木材料都應(yīng)具備優(yōu)良的彈性性能，能承受一定的變形，此種性能以鋼結(jié)構(gòu)為最常見。土木材料的變形范圍以虎克定律為準，其變形的范圍與受力的范圍成正比。這就涉及到彈性模量的概念，即縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例的常數(shù)，常數(shù)越高時，當受熱或產(chǎn)生形變時材料越不容易發(fā)生形變，會在基體內(nèi)形成相應(yīng)的應(yīng)力，當應(yīng)力超出變形的范圍后便發(fā)生脆斷。常數(shù)越低時，就容易變形，基體內(nèi)的做功便把應(yīng)力消耗。 

　　1.2 具有脆性和韌性的特點 

　　所謂脆性就是土木材料在受到一定的外力的時候突然發(fā)生斷裂或裂痕的性質(zhì)。而韌性是指材料在受到外力或者沖擊時能吸收大面積的力而不發(fā)生破壞的性能。在土木材料中大部分屬于脆性材質(zhì)，如石材，磚結(jié)構(gòu)，陶瓷玻璃以及混凝土等，然而在高強混凝土普遍應(yīng)用的今天仍然會發(fā)生混凝土結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象，因此混凝土的脆性日益受到人們的關(guān)注，針對混凝土這一缺陷便出現(xiàn)了有高韌性復(fù)合材料的水泥進行改良，經(jīng)過改良后的混凝土具有高韌性和耐久性的特點。 

　　1.3 具有硬度和耐磨性的特點 

　　材料的硬度是抵抗其他硬物對其表面進行破壞的能力，是材料表面的堅硬程度的表現(xiàn)。而耐磨性是材料抵抗外來磨損的能力。 

　　2 土木材料遇水的特性 

　　2.1 憎水性和親水性 

　　所謂憎水性和親水性是根據(jù)材料在與空氣的接觸中能否被水濕潤的現(xiàn)象分類的。大部分土木材料屬于親水材料，而且可以通過材料的毛細血管滲透到材料的內(nèi)部，如石料，混凝土，集料以及木材等，而瀝青石蠟等材料等表面不能被水浸濕，屬于憎水性的材料，該種材質(zhì)可用作防水材料使用。在特殊要求的情況下，親水材料經(jīng)過防水處理也能達到防滲透的功效，以降低其吸水性。 

　　2.2 吸濕性和吸水性 

　　材料的吸濕性是指隨著空氣濕度的變化材料既能吸收水分又能擴散水分的特性，如混凝土和木質(zhì)材料。在吸收與擴散中最終達到水分的平衡。而吸水性是材料在浸水狀態(tài)下吸收水分的能力，由于這種現(xiàn)象的影響使得材料的強度降低，體積增大，影響材料的正常性能。 

　　2.3 耐水性和抗?jié)B性 

　　耐水性是材料在長期水的作用下其性能不改變，強度不降低的性質(zhì)。這種性質(zhì)的材料適用于長期處于水中或潮濕的環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)。而抗?jié)B性是材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)，這種性質(zhì)的材料一般用于地下建筑和水工構(gòu)建筑這些經(jīng)常受到壓力水的作用的結(jié)構(gòu)。 

　　2.4 抗凍性 

　　即材料在水的作用下經(jīng)過多次的冷凍和溶解而性能不改變的材料，一般來說，材料經(jīng)過多次凍融后期強度和性能會受到嚴重的損壞，因此，為確保建筑物質(zhì)量和性能，有時對建筑材料的抗凍性也會有特殊的要求。 

　　3 材料遇熱的特性 

　　3.1 導(dǎo)熱性能 

　　當材料受潮或吸水后會大大降低對熱的傳導(dǎo)，因此絕熱材料應(yīng)被保證時長處在一個干燥的環(huán)境中比便發(fā)揮其應(yīng)有的絕熱效果。 

　　3.2 熱變形性 

　　一些材料當遇熱時會發(fā)生變形，這類材料對溫度是相當敏感的，當熱引起的不勻會產(chǎn)生附加熱應(yīng)力，這種應(yīng)力在通往超過薄弱區(qū)的剪應(yīng)力強度時可能會發(fā)生斷裂。因此，熱變形的性質(zhì)對材料的穩(wěn)定性有重要的意義。 

　　4 土木材料在土木建筑中的引用 

　　4.1 混凝土的應(yīng)用 

　　普通混凝土是由膠結(jié)材料，細骨料，粗骨料和水組成，混凝土在土木建筑中是應(yīng)用最普遍最重要的材料，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了新型的混凝土，下面做簡要介紹； 

　　高性能混凝土，是通過先進的技術(shù)加以改良而來的具有如下優(yōu)勢的一種土木材料，首先，由于高性能混凝土具有高強和超高強的特點，從而減小了混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸，減輕了本身的質(zhì)量以及對地面的荷載，節(jié)約了施工成本等，其次，高效能混凝土能增加對外部環(huán)境的抵抗力，保證建筑的使用壽命，減少維修費用等由于此種混凝土優(yōu)良的性能使得近幾年在建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 

　　4.2 纖維材料在土木建筑中的應(yīng)用 

　　4.2.1 纖維材料在混凝土中的應(yīng)用 

　　混凝土在建筑業(yè)中是一種不可缺少的材料，上面已經(jīng)闡述過其重要性，一般用鋼筋來增強其強度和硬度，但鋼筋易受酸堿作用的腐蝕從而造成混凝土的破壞。纖維混凝土是對原有混凝土的一種創(chuàng)新和改良，通過在混凝土中加入纖維來增強混凝土，如今常見的有碳纖維，芳綸，丙綸混凝土，纖維的強度，空間結(jié)構(gòu)以及量的多少都決定著混凝土的性能，與傳統(tǒng)的混凝土相比它的拉伸和抗彎強度好，不易發(fā)生斷裂等優(yōu)點。 

　　4.2.2 纖維復(fù)合材料的應(yīng)用 

　　纖維復(fù)合材料作為土木材料使用時，既可以保持原材料的特點，又可以滿足單一材料無法滿足的性能。首先在使用的過程中，復(fù)合材料有高的比強度和比剛度，如碳纖維T300環(huán)氧樹脂的比強度是鉛材料的6倍，比剛度是4倍，其次復(fù)合材料的抗疲勞性好，普通的金屬的抗疲勞度為40%左右，而復(fù)合材料的疲勞強度可達80%以上，抗疲勞性能優(yōu)異，再次，復(fù)合材料對化學(xué)腐蝕有良好的抵抗功能，尤其在一些近海工程中建筑易于周圍的海水空氣以及污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而引起土木材料破壞，而復(fù)合材料就不需要擔心這個問題。最后，復(fù)合材料的抗震性能強，也不易出現(xiàn)由于共振而引發(fā)的脆斷現(xiàn)象，同時其存在大面積的界面，一旦激起振動衰減速度也快。由于復(fù)合材料的這些優(yōu)異性能使得其在土木建筑中被廣泛應(yīng)用。 

　　4.3 鋼結(jié)構(gòu)在土木建筑中的應(yīng)用 

　　鋼結(jié)構(gòu)材料是土木建筑中極為重要的一種材料，越來越受到廣泛的關(guān)注，鋼結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的土木建筑中優(yōu)勢明顯，首先它由于質(zhì)量較輕，在承受靜力荷載時吸收變形的能力強，不易發(fā)生脆裂，抗震性能好。其次是承載能較強，其構(gòu)件重量大大輕于同質(zhì)量的鋼筋混凝土構(gòu)件，而且還可以根據(jù)建筑工程的要求進行靈活的分割，提高使用的面積。另外鋼結(jié)構(gòu)在施工和安裝過程中簡單而迅速，即節(jié)省了完工時間又節(jié)約了施工成本。最后，從環(huán)保的方面來看，建筑的建造和（下轉(zhuǎn)第125頁）（上接第135頁）拆除對環(huán)境的影響小，且環(huán)保節(jié)能，一方面大大的減少了土地的使用面積又降低了在土木建筑中能耗。 

　　總之，本文通過對土木材料的基本特點和性能的分析以便使土木建筑領(lǐng)域的同行們能更好的更有效的利用土木材料，推廣和應(yīng)用新型的土木材料，為土木建筑行業(yè)做出應(yīng)有的貢獻。 

　   【參考文獻】 

　　[1]王彩樺，吳建芬，張麗娜.鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕和防護[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2009. 

　　[2]郭艷坤.纖維復(fù)合材料在土木建筑工程中的應(yīng)用進展[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2009. 

　　[3]劉穎哲.關(guān)于新型混凝土材料在土建工程中的應(yīng)用淺述[期刊論文].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008.