土木工程與材料的研究

吳澤燚　朱淑婷

摘 要：隨著社會的不斷進步，土木工程材料也在不斷革新與進步，從一開始的泥土到磚瓦，再從磚瓦到鋼筋混凝土，又從鋼筋混凝土到預應力混凝土，總之在不斷進步。所以，為了滿足土木工程中的一些需要，工程材料就需要不斷改進，以提高工程質量。

關鍵詞：土木工程;材料;應用

建筑材料的選擇對于創(chuàng)造理想的生活環(huán)境至關重要。然而，目前建筑材料選擇方法中的評估標準僅限于材料能量性能和預期壽命等量化指標。盡管建筑材料市場對綠色產(chǎn)品的興趣越來越大，但知識差距仍然存在，因為很難確定哪種產(chǎn)品比其他產(chǎn)品更環(huán)保、更方便用戶。另一方面，視覺審美偏好等定性要求被忽略了。因此，應該將常規(guī)建筑材料性能被納入多標準決策分析，以確定最終建筑材料類型。

1 土木工程中材料應用的現(xiàn)狀

隨著科學技術的不斷發(fā)展，與之前相比，現(xiàn)在的土木工程在一些方面已經(jīng)獲得了明顯的改善，像在物理性能方面，應用范圍方面等。盡管土木工程材料的研究在不斷進步，但是存在一些問題，在來源方面，因為人們的建設導致土木工程材料的用量越來越多，需求量不斷提高，以至于人們對礦物的開采量越來越大，不利于社會的可持續(xù)發(fā)展。因此，需要材料擁有高性能、高質量和多功能等特點，這也需要人們的不斷努力與付出。

2 土木工程中材料管理的介紹

2.1 土木工程材料管理的意義

土木工程材料對于土木工程至關重要，因為土木工程材料是一切工程的根源與基礎，只有將這根源做好，才能確保之后施工的正常進行以及建造完成后的正常使用。在施工過程中，不能為了節(jié)省材料，金錢或是時間而選擇不合格的材料或是偷工減料，這就會影響整個建筑，最后會帶來嚴重的后果。所以要提高對施工材料的管理，運用合格安全的材料，這樣才能確保施工的質量，制造出高質量的建筑。

2.2 土木工程材料管理的缺陷

第一個方面：實在材料建造中出現(xiàn)的問題，一些廠家在建造材料后，沒有進行安全性或是合格性監(jiān)測就發(fā)放到了市場，從而導致在實際建設過程中因質量問題出現(xiàn)一些事故，這就需要檢測機構對廠家生產(chǎn)的材料進行檢測，不能讓其鉆一些空子;另外一個方面，實在施工時出現(xiàn)的問題，一些管理人員管理經(jīng)驗不足，更甚的為了一些利益而貪污腐敗，導致在施工過程中使用不合格的材料，從而影響整個建筑的質量，甚至危害到人的生命安全。

3 傳統(tǒng)材料在土木工程結構中的應用

隨著社會的不斷發(fā)展，人們在土木工程材料中越來越追求新型材料或是智能材料，但一些傳統(tǒng)的材料在土木工程建筑中還是必不可少的，當傳統(tǒng)材料與一些新物質相結合就會形成新型材料或是智能材料。像石膏，當其中加入纖維和其他外加劑時，就制成纖維石膏板，與普通石膏相比，抗彎強度較強，更加方便等等;還有鋼筋混凝土，當它與纖維復合材料組合在一起時，就能減少腐蝕，提高承載能力。所以，當傳統(tǒng)材料工程建筑中是必不可少的，能與新型材料相結合，制造出多功能材料，具有重要價值。當然在建設過程中也會考慮經(jīng)濟因素，這使得傳統(tǒng)材料也必不可少。

4 智能材料在土木工程中的應用

許多智能材料在尺度上是多相復合材料，因此它們的整體力學性能很大程度上取決于每種組分的力學性能。彈性性能是復合材料整體性能和分析的關鍵參數(shù)，在設計中也具有實際意義。由于每個成分的粒子位置的隨機性，智能材料的整體性能也不是確定性的值。因此，預測智能材料的彈性是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。已有研究提出了一種數(shù)值模擬算法來全面研究智能材料試樣的整體彈性性能。有限元模型，加上蒙特卡羅模擬，隨后被用來預測整體模量和泊松比。具體來說，考慮了兩種典型的建筑材料;土石混合物和混凝土。

4.1 形狀記憶合金在土木工程中的應用

形狀記憶合金（SMA）是一類具有形狀記憶效應（Shape Memory Effect）的智能合金材料。這種智能合金材料可用于開發(fā)土基建筑材料，為了確定這種穩(wěn)定機制在建筑中的效果，已有研究對不同合金類型在用擠壓技術生產(chǎn)的堿活化穩(wěn)定土中的增強效果進行了對比分析，以評估合金材料度對建筑結構的影響。還研究了物理性能，并評估了最佳合金量。

4.2 光導纖維在土木工程中的應用

也有學者研究的目的是評估制成光纖維混凝土結構的生態(tài)友好復合材料的傳導能力。為此，進行了熱導率和聲音傳播速度等試驗。結果表明，纖維形成的復合材料適用于多種結構。

4.3 壓電材料在土木工程中的應用

已有研究介紹了壓電類智能材料的內(nèi)容，按壓電材料和壓電技術對其分組。討論了壓電材料的可靠性。結果表明，設定要求的最有效方法是根據(jù)建筑物和其他的相關參數(shù)來判斷其在靜變形控制能、噪聲主動控制等方面的應用程度。

4.4 壓磁材料在土木工程中的應用

壓磁材料的抗壓強度、密度和孔隙密度是根據(jù)標準程序通過實驗確定的，該標準程序用于由兩種不同比例的試樣，基于試驗數(shù)據(jù)建立了一個神經(jīng)網(wǎng)絡模型并進行交叉驗證，其目的有兩個：將工程性質與壓磁材料組成相關聯(lián);通過壓磁材料靈敏度分析定量估計混合組分對工程性質的影響。

5 土木工程材料發(fā)展的趨勢

社會在不斷發(fā)展，科技在不斷革新，人類也在不斷進步，土木工程材料也將趨于更好的發(fā)展。主要有以下幾個趨勢：第一，研發(fā)高性能材料，使研制出來的材料具有輕質，高強度，高耐久性和多功能性等等，還有運用復合技術制造出一些復合材料，就如高性能混凝土，其中有低強混凝土、輕質混凝土和自密實混凝土，還有新型節(jié)能墻體材料，F(xiàn)RP復合材料;第二，能夠充分利用地方材料，盡可能減少對一些資源的開采，能夠對一些廢物重新利用，變廢為寶，促進可持續(xù)性發(fā)展以及減少對環(huán)境的污染;第三，杜絕生產(chǎn)一些含有對身體有危害的元素的材料，如重金屬等有害元素，同時需要研發(fā)對身心有利的材料。

參考文獻

[1]謝子建.土木工程施工中的材料選擇及質量控制對策[J].2017.12

[2]周成峰.土木工程中智能材料的應用研究與發(fā)展[J].（2017）26-0116-03

作者簡介：

吳澤燚（1999—09—28），浙江蕭山人，土木工程專業(yè)，本科生.