材料科学与工程的定义范文

导语：如何才能写好一篇材料科学与工程的定义，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：材料科学基础 相 组织 概念

About the definition of "phase" and "zuzhi-structure"

Zhao Jie， Ye Fei， Wang Qing， Qi Min

Dalian university of technology， Dalian， 116085， China

Abstact： There are two important concepts in the course of fundamentals of materials science： "phase" and what is named as "zuzhi-structure". There are various definitions for these concepts in different textbooks. The current paper discusses the very basic meaning of these two concepts based on some typical Chinese and English textbooks and references. The definition for these two concepts are also proposed for judgement of colleague.

Key words： fundamentals of materials science； phase； zuzhi-structure； definition

“相”与“组织”是材料类课程中非常重要的概念，又是在教师讲授和学生学习过程中常常讲不明白，需要反复举例让学生体会领悟的概念。在目前的材料科学基础和工程材料教材中，相关概念的定义各有千秋。笔者根据目前一些教材中的定义及教学过程中的体会，提出这两个重要概念的定义供大家商榷。

1 “相”的概念

“相”在材料科学基础和其他材料专业课程中是使用最为频繁的概念之一，一些教材中对其有明确的定义，而有些教材中则定义不明确。对于有明确定义的教科书，也没有统一的叙述。例如：

在潘金生、仝健民、田民波编著的《材料科学基础》（清华大学出版社）中，“相”的定义是：人们把具有相同的（或连续变化的）成分、结构和性能的部分（或区域）称为合金相或简称相。

在胡赓祥、蔡、戎咏华编著的《材料科学基础》（上海交通大学出版社）中，“相”的定义是：所谓相，是指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。

在石力开主编的《材料词典》（化学工业出版社）中，词条“相”的定义是：一个由大量原子或分子组成的系统，在一定的外部约束条件的作用下达到平衡时，系统内形成一个或多个相互区别的均匀区域。具有同样结构与性质的均匀区域便构成一个相。

以上定义对“相”从不同角度进行了叙述，但细致分析，应该说不是很准确，仍然存在问题。例如，按照这些概念，“相”是“部分”或者“区域”，这容易让人费解，也是学生学习中容易迷糊的地方。

英文教材中是怎么定义“相”的呢？“相”的英文名称比较确定：“phase”。在一本英文教材中，是这样定义的，“A phase may be defined as a homogenous portion of a system that has uniform physical and chemical characteristics”。翻译成中文：“相可以定义为系统中的一个均匀部分，它具有均匀的物理和化学特性”。很有意思的是，这里用了“may be defined”，说明编者对于这一定义并不满意。

在美国材料学会（ASM）编写的手册中，对“相”的定义有比较详细的解释。其原文为：The term "phase" refers to that region of space occupied by a physically homogeneous material. However， there are two uses of the term： the strict sense normally used by physical scientists and the somewhat looser sense normally used by materials engineers. In the strictest sense， homogeneous means that the physical properties throughout the region of space occupied by the phase are absolutely identical， and any change in condition of state， no matter how small， will result in a different phase. For example， a sample of solid metal with an apparently homogeneous appearance is not truly a single-phase material， because the pressure condition varies in the sample due to its own weight in the gravitational field. In a phase diagram， however， each single-phase field is usually given a single label， and engineers often find it convenient to use this label to refer to all the materials lying within the field， regardless of how much the physical properties of the materials continuously change from one part of the field to another. This means that in engineering practice， the distinction between the terms "phase" and "phase field" is seldom made， and all materials having the same phase name are referred to as the same phase.

根据这一定义，“相”是一个空间区域，并呈现均匀的（或相同的）物理特性。同时，基于此，提出了严格意义和不那么严格意义上的定义。从严格意义上讲，均匀的物理特性意味着“相”所占据空间的物理特性要绝对相同，任何变化都会使其不是一个“相”。例如，一个试样的不同部位所受的重力场有变化，则不是一个“相”。当然，这是从物理学家的角度得到的推论。从材料研究者的角度，需要“不那么严格意义上的定义”。“相”是相图上的一个单相区，“相”允许在一个相区中物理特性的连续变化，“相”实际上与“相区”的概念没有很大的区别。

参照国内外这些描述，“相”的定义中应该叙述以下性质：“相”是一个系统（或称聚集体，或空间区域）；“相”具有相同的晶体结构，或聚集状态（为了说明液相或气相）；在相图中位于一个单相区称为一“相”，允许物理特性的连续变化。基于此，本文试着提出“相”的概念供商榷：“相”是一个由大量原子或分子组成的空间区域（或聚集体、或系统），具有相同的晶体结构或聚集状态，在相图中位于一个单相区中，允许物理特性的连续变化。

2 “组织”的概念

“组织”也是材料学知识中一个很重要的概念，并且经常要求学生掌握“相”与“组织”的区别，要掌握用“相组成物”和“组织组成物”标识相图。而对“组织”有明确定义的教科书较少。在给学生讲述“组织”时，一般需要反复举例，说明在什么情况下可以称为“组织”，在什么情况下称为“相”。似乎“组织”是一个需要学生深刻意会的重要概念。

在潘金生、仝健民、田民波编著的《材料科学基础》中，这样定义“组织”：在一定的外界条件下，一定成分的合金可以由若干不同的相组成，这些相的总体便称为合金的组织。细致思考，这一概念仍然不能准确定义“组织”。例如：单相也可以称为“组织”，并且按照上述定义也不能很好地理解塑形变形后形成的“纤维组织”。在一些教材中，将“组织”与“微观组织”或“显微组织”之间模糊化处理，但“微观组织”体会起来是一个泛指的概念，而“组织”则有具体的对象特征，如“魏氏组织”“共析组织”“带状组织”等。

互联网上有人这样说明组织：“组织则可以理解是一种结合形态。比如共晶组织，就是共晶转变是同时析出的两种相结合形成的一种形态；还有比如冷变形金属晶粒被压扁，拉长，形成纤维组织，其实就是一种形态，回复仅是消除一定的加工硬化（降低位错密度），形态没变化，只有再结晶后成变成等轴晶，也就是转变成了等轴晶组织。组织可以由多个相组成，但不能说是由相构成组织的”。可以看出，“组织”似乎成为一个需要深刻意会的重要概念。

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关键词：共性规律 先进材料 研究方法

人类社会文明发展的历程，是以材料为主要标志的。每一种材料的发现、发明和使用，都会把人类改造自然的能力提高到一个新的水平，把人类文明和社会发展推向一个新的台阶。而自然科学的各种研究方法在材料科学的发展中发挥了很大的作用，掌握材料学科的发展和研究方法对于材料学科研究人员和学生是非常必要的。认识材料科学与工程学科的内在科学规律和发展趋势，对材料的研究开发思路和各种方法有一个科学辩证的概念，能进一步激发学生的学习积极性和创新精神，为今后从事材料的设计和研究工作奠定基础。

一、材料的共性规律

材料主要分金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料，三大材料都具有晶体结构，但是陶瓷和高分子材料的组织结构要比金属的复杂。由于它们的结合键不同，得金属具有较高的强度、刚度、导电、导热性能，无机非金属则具有耐高温、耐腐蚀、具有转变物理性能和脆性，有机高分子具有比强度高、耐磨、耐腐蚀、易老化、刚度小的特点。然而，它们在不同环境介质下有着共同的效应，例如界面效应，在界面处都有分割、不连续、吸热特征；还有材料的动态效应、复合效应、环境效应、纳米效应等。三大材料存在着共同规律，陶瓷的实际晶体中存在着各种缺陷，金属与合金存在同素异构转变、马氏体相变、有序——无序转变，在其他材料中也有这些转变。陶瓷中存在同素异构转变。对于有机固体相变的研究发现，许多由简单分子组成的有机固体也具有复杂的同素异构转变。在外力的作用下都会发生弹、塑性变形和断裂过程，而且它们应用相同力学性能测试技术，具有相似的规律。

二、材料科学发展的重点

材料科学发展的重点是（一）开发新材料，发展高技术产业；（二）纳米材料和纳米技术的开发。先进材料主要包括新能源材料、信息功能材料、生物材料、智能材料、功能复合材料和生态环境材料。

信息功能材料主要用于计算机、通信和控制，其特点是要求高、发展快、种类繁多。例如集成电路所需材料、计算机敏感元件传感器材料、新型半导体材料、存储介质材料和高温超导材料的开发和应用代表了信息功能材料的发展程度。生物材料又称为人造生物类材料，即类生物材料。类生物材料一般包括生物医用材料、仿生材料和生物灵性材料。生物医用材料已经成为人类非常关注的领域，生物仿生陶瓷、生物可降解高分子材料是医用生物材料的重要方向。仿生材料涉及面也很广，以往研究比较多的有珍珠、贝壳、竹子、骨骼、飞鸟等，仿生材料的更长远目标是使生物技术原理用于工业生产，改变高温、高压及耗能高的生产方式。

智能材料是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。如形状记忆材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件在航空上的应用已经取得了大量的创新成果。复合材料的内涵比较丰富，从复合的角度来说，未来的研究与发展重点是发展功能、智能复合材料，由于复合材料的设计自由度大，所以更适合发展多功能复合材料。功能复合材料涉及面比较广，包括电功能材料、磁功能材料、光功能材料、声功能材料、热功能材料、进行功能材料和化学功能材料。

生态环境材料定义是具有良好的使用性能和与环境协调性的材料。生态环境材料主要分为环境相容材料（包括纯天然材料、仿生物材料、绿色包装材料和生态建筑材料）、环境降解材料和环境工程材料（包括环境修复材料、环境净化材料和环境替代材料）。目前生态环境材料主要的研究方向有：生物可降解材料技术，CO2气体的固化技术，SOx、NOx等催化转化技术，废物的再资源化技术，环境污染修复技术、仿生材料、环境保护材料、氟里昂和石棉等有害物质的替代材料和绿色新材料等。

纳米材料及制备技术的开发迫在眉睫，当物质到纳米尺度时，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体不具备的小尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应。材料显示出奇特的物理、化学性能，利用这一效应可大幅度提高结构材料的强度，改善其脆性。纳米研究的主要领域包括金属、陶瓷、玻璃和聚合物方面的纳米材料，目前对纳米材料的应用研究热点主要集中在纳米管、纳米带、纳米薄膜、纳米复合材料和纳米金属材料等几个方面。纳米材料在使用中亟待解决的问题是纳米材料的设计和控制、制备技术与工艺。纳米材料在应用中有很多优点，但在使用和生产的过程中有可能使接触人员吸入纳米颗粒，造成对肺部的伤害，所以纳米材料在研究和应用过程中要考虑对健康、安全和环境的影响。

三、绿色材料科学技术

绿色材料科学技术从广义上来讲，包括的内容较多，例如积极开发新材料、新能源、材料的回收与再利用、改造传统工艺和生产流程等。发展绿色材料科学技术，很重要的措施是积极开发和采用新工艺、新技术，特别是传统材料产品产业。例如，粉末注射成型是制备各种金属和陶瓷高性能零件的高效、节能、环境友好、低成本、大批量生产的工艺，最近20年来发展十分迅速。

四、材料的基本研究方法

对于材料设计和研究采用的自然科学基本方法主要有归纳法、演绎法、分析法、综合法、类比法、移植法、黑箱法、相关法、数学方法、模型法、原型启发法等。

归纳法是从积累大量数据到概括出一般原理的过程，结果具有一定的可靠性，主要用于科学发现，这种方法的局限性是推理具有或然性。演绎法是由一般原理推论出个别结论的方法，可用于预见科学事实，是提出科学假说的重要方法。分析法与综合法相结合是科学发现和技术创新的重要途径。类比法和移植法可以将某一领域的方法和技术应用到其他学科技术领域中，比如螺旋桨技术用在飞机等领域，拉链技术应用在装饰、医学等多个领域。数学方法能揭示研究对象的本质特征和变化规律，是解决科学技术问题常用的也是最重要的方法，是表述系统的结构域行为的一种科学方法。例如谷神星的发现，是意大利科学家观察，高斯计算，被称为“铅笔尖”发现的新行星。原型启发法与仿生法是对自然现象和自然界的动植物进行观察、探索受到启发来进行科学研究和创造发明，例如美国佛罗里达州立大学工程师Rick Lind从海鸥身上得到启发，研制出一种能在高层建筑周围寻找出路，同时又可猛扑向林荫大道的远程遥控侦察机。日本新干线子弹头列车速度可达321公里/h，“取经”于猫头鹰羽毛和翠鸟喙的降噪设计，行驶过程出奇地安静。这是由于猫头鹰的羽毛呈锯齿状排列，可悄无声息地穿过夜空；列车的“鼻子”与翠鸟喙类似，这种形状可帮助列车在穿过隧道时不会产生低水平音爆。

研究材料的结构和性能之间的关系常常采用黑箱法、相关法、过程法和环境法。黑箱法是在无法知道研究对象本质机理的情况下采用的，相关法研究材料组织结构与性能之间有对应关系时采用，得到的关系式有一定的物理意义。过程法是研究对象的本质，又称为分析法，相关法和过程法是相辅相成的，环境法通过各种环境因素来研究材料组织性能的演化规律。

材料科学从经验科学走向理性科学，很重要的发展方向是材料研究的模型化与模拟。模型化是将真实情况简单化处理，建立一个反映真实情况本质特征的模型，并进行公式化描述。模拟是对真实事物或者过程的虚拟，模拟方法是把所求解问题转化为大量微观事件的情况下，提供一种数值解法。目前在国内外材料研究及加工领域中开展了很多模型化和模拟方面的研究工作，为进一步的实验工作提供了可靠的依据。

五、本课程开设的重要意义

这门课程除了具有完整的材料科学知识结构，精致的课件也使得学生在学习过程中受到视觉和听觉的冲击。在掌握理论知识同时，大量实例将理论和实践应用结合起来，引导学生如何去认识材料，去研究材料，去设计材料，让学生在学习过程中真切地体会到知识是如何学以致用的，并且激发他们对于这些知识探索的兴趣。对教师而言，在讲授这门课程的过程中，通过对材料设计、制备、研究方法内容的整合，个人的专业知识得到了极大的丰富，为今后研究方向的选题、方案的设计以及研究方法的应用提供了思路和参考。

参考文献：

[1]戴起勋，赵玉涛.材料科学研究方法（第2版）.国防工业出版社，2008

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关键词：烯烃项目建设 材料控制管理 原则 材料编码 设计 施工

中图分类号：TQ54 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0255-01

神华宁煤集团煤基烯烃项目是宁东化工基地规划建设的重点项目，总占地面积192公顷，总投资约195亿元。完善、系统、高效、及时、准确的的物资管理和材料控制成为提升烯烃项目建设管理水平的重要途径之一。项目建设材料是指管道材料，如钢管、阀门、管件、垫片及管道支撑材料等。因此，要求每位材料管理人员只有真正的掌握材料控制管理的精髓，才能满足现场项目建设需求。

1 材料控制的定义与职责

材料控制是检查和监督材料的进度计划和材料的估（预）算执行情况，通过不间断地监测和报告，力争使实际执行情况与控制基准之间的偏差减少到最低限度，以确保材料按工程的实际需要在规定的期限内请购、订货并运抵现场，为工程项目的建设目标服务。它来源于工程项目设计、专业材料科学，应用于采购和现场施工材料管理，并对其工作过程加以综合处理，依据专业材料编码及管道材料编码库的有效管理对数据信息进行分析和评价。

材料控制是一项贯穿于项目建设公司多个部门和专业、项目全过程的管理工作，包括各专业设计（手工或借助专业软件）、材料科学、数据校验、材料MTO、请购文件、以及采买、催交（校验）、运输交货、现场接收、储存保管（转移、预制）、预测预留、发放乃至上线后的材料追溯等，伴随着项目材料应用的整个生命周期。只有做好材料控制，才能实现进度和费用等方面的合理有效控制。

2 材料控制的理想和原则

2.1 材料控制的理想

烯烃项目建设中材料控制管理理想是在正确的时间将正确的材料发放到正确的地点。

2.2 材料控制的原则

烯烃项目建设中材料控制管理人员在工作中的原则是全员化、代码化、信息化、标准化。有效的管理，所以在提报采购计划时应该要严格按标准、规范及项目建设程序认真执行。

3 材料控制管理流程

材料控制管理是一项综合性管理工作，由材料控制、设计、采购、施工、施工分包商等共同完成。其中，材料控制管理人员处于主导地位，是材料管理和控制的关键。对采购材料的有关信息、资料和数据进行接收、输入、分析、处理，形成材料的请购单、发给采购部门订货，并协调进行订单录入、入库、出库及材料统计等工作。如图所示。

4 材料控制管理工作的优化及改进

4.1 计划错误问题

设计人员所提出的设计是材料控制管理人员的依据，其精准性直接影响着材料控制的效果，现场检修及技改中出现的问题看来，“买了不该买的，而该买的没买”的现象屡见不鲜，现场施工人员反馈的信息就是某些材料过剩、某些材料不足。要解决上述，关键是提高设计和设计材料的质量，建议从两个方面考虑：（1）加强设计管理，提高设计质量。（2）提高设计图纸的精度，使材料的汇总达到自动化，这样就能达到提高工作效率的目的。

由于现场的不确定性，紧急采购之后的材料却长期搁置不使用，这就要求专业技术人员将现场所有因素考虑到位，达到计划的准确。

4.2 材质错误问题

现场施工时为了保证进度，将材料的材质忽略考虑，致使现场出现许多漏点更有甚者会导致事故的发生。建议从两个方面给与解决：（1）在任何情况下使用正确材质的材料，如现场找不到相同材质的材料，应请教相关技术人员找可以代用的材料使用；（2）施工人员须掌握常用材料材质基本知识。

4.3 材料发放的问题

材料的发放在材料控制管理中是非常重要的环节，在发放过程中必须依照以下原则进行发放：（1）根据材料表和需求计划的数量进行发放；（2）根据批准的施工计划需求时间发放；（3）据管道材料根据动态调配结果发放；（4）据工程管理部制定管道施工耗损量发放；（5）部分大型设备材料直达施工现场。只有遵从上述原则，才能从根本上解决材料发放混乱、材料发放不及时等问题，以保证现场检修、技改的施工进度。

5 结语

材料控制管理目前在化工行业中得到了较大范围的推广及使用，通过不断的实践，在取得经济效益的同时大家还获得了许多宝贵的经验，相关工程技术及管理人员对材料控制的认识、掌握的程度与之前已无法比拟。根据近工作实际，我认为应该在现有的可借鉴的相关资料的基础上，建立一套更加完善、更加适合的材料控制管理体系，才能将烯烃项目物资及材料控制管理的井井有条。

参考文献

[1] 曹普.化工设计.2000，10（4）：41-543.

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1纳米技术的相关概念和理论介绍

从单纯的纳米材料结构来看，纳米材料主要在微观分子、原子和宏观物质中间的领域，我们只有详细的认识什么是纳米材料以及现阶段纳米技术发展的成果，才能更好的去分析和探究纳米技术在机械工程领域的实际应用。我们可以简单的认为纳米材料科学是材料学的分支之一，我们也不能否认纳米技术在人们日常生活中的广泛应用和重要地位。这一科技突破成果的广泛应用，改变了我国传统机械工程的生产模式，为我国的机械工程发展和进步带来了翻天覆地的变化。

1.1纳米技术的定义

首先，我们必须明确的一点是，纳米是一个长度单位，它的原称是“毫微米”。我们通常所指的纳米科技就是指研究结构尺寸在一至一百纳米范围内材料的性质和应用。这门学科不是独立的、单一的存在，纳米科学与技术和众多的科学学科有着十分密切的关系，可以说，纳米技术一直走在学科交叉领域的前沿。我们通常将纳米科技分为三个研究方向，即纳米材料、纳米器件和纳米尺度，这三个研究领域都是进行科技研究的重要领域。纳米科技的根本目的就是利用纳米的特殊性能去制造具有特殊功能的产品。纳米技术在机械工程方面的应用意义重大，微型机械技术已经成为二十一世纪纳米技术运用的核心，很多国家开始对纳米技术进行了更深入的研究，旨在为机械工程的发展做出更大的贡献。

1.2纳米技术的主要内容

首先，纳米材料主要包括制备和表征。我们通常希望通过利用纳米尺度的结构，在不改变物质化学成分的前提下，去实现对材料基本性质的控制。其次，纳米动力学主要是微型电动机械系统，它的英文简称是MEMS，即主要包括微机械和微电机。这种技术实际上是一种类似于集成电器设计和制造的新型工艺。它的最主要特点就是部件很小，虽然刻蚀的深度要求范围在数十至数百微米，但是它的宽度误差很小。这种技术有着很强的科研潜力，一旦研究的更加成熟，就会在实际的应用中带来更好的经济价值和利用价值。第三，纳米生物学和纳米药物学，这种纳米技术的应用也很广泛，可以用自组装的方法在细胞内放入零件以构成新的材料。最后，还有纳米电子学，它主要包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光或者电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。这项技术可以满足当前电子技术发展的主要趋势。

1.3纳米技术在机械行业中的发展前景

我们认为，纳米技术作为科学研究中一项很重要的突破性成果，如果合理加以利用，能够在机械行业中展示出很强的利用潜力，为企业的生产带来更高的经济价值。纳米技术在机械行业中的应用范围和应用程度有待扩大和加深，它的发展前景是十分广阔的，我们必须看到纳米技术的科研潜力和经济价值，结合当前我国机械行业发展的现状和在实际利用中出现的问题，不断的进行研究和创新，深入的促进纳米技术和机械行业的紧密结合。我们可以在机械行业的各个领域去应用纳米技术，如：机械及汽车工业的滑配原件、射出成型时发生的粘模以及塑胶流道的低粘应用等。

2纳米技术在机械工程中的应用

随着科学技术的发展和社会经济的不断进步，纳米技术在机械方面的应用最重要的一方面就是微型机械技术，许多国家对此进行了深入的研究，我们可以看到，纳米技术在机械工程中的应用主要存在于微型纳米轴承方面。这种技术深深的改变了传统机械工程的发展模式。由于传统轴承的体积较大，它的摩擦力只能够靠来进行减少，但是这种方式并不能够从根本上避免摩擦力带来的问题。美国科学家通过研究，利用纳米技术很好的解决了这一问题，他们研制出了一种微型纳米轴承，这种轴承最大的优势就是几乎没有摩擦并且其直径仅仅是一个头发直径的万分之一。安徽的合肥大学通过研制，成功发明了纳米材料刀具，这标志着运用纳米材料制作的新型金属陶瓷刀具问世，这种刀具不仅仅品质十分优化，并且使用寿命也得到了极大的提高。另外，纳米耐磨符合图层的运用也是十分广泛的，实际上，这种微型化的大力运用已经从根本上改变了传统机械生产的模式，颠覆了传统机械的概念和范畴，这种微型机械的基础是现代科学技术，这种创新性的思维方式也是时展的重要产物。除此之外，纳米技术马达、纳米磁性液体以及纳米技术在食品机械领域的应用，都展示了纳米技术给机械工程带来的重大改变。

3结论

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关键词：建筑材料，耐久性，环境协调性。

中图分类号：TU5文献标识码： A 文章编号：

一、建筑材料的耐久性

1 耐久性的定义

材料的耐久性业界一般是指抵抗环境中的各种不利因素及有害介质的作用，从而能够长时间地保持它的使用性能的性质。我们知道建筑材料在建成之后，就开始一直受到周围各种破坏因素的影响。而且在使用的过程中锋还要一直保持它的使用性能的能力。但是假如环境太恶劣或者条件太差，长期在这些因素的作用下，都会对材料的原有性质起到破坏作用，材料的使用功能会产生不同程度的降低。这个时候它的耐久性就引起了人们的注意，土木建筑材料的耐久性一直是材料科学和使用经济中的受关注的问题。为保证材料良好的化学稳定性，非常多的材料标准都已经对某些成分及组成结构进行了限制规定。

材料在工程使用环境中，除了受各种条件的影响而产生不利的组成或结构变化外，还会遭受干湿变化，冷热变化，冻融变化或成压力水等物理作用、磨损、疲劳等机械作用;昆虫、菌类等的生物作用。长期在这些因素的作用下，材料的使用功能会产生不同程度的降低，当材料抵抗这些作用的能力较强时，使用功能下降的速度较慢，工程的使用寿命较长。因此，材料的耐久性直接决定工程的使用寿命，土木建筑工程中，应选择耐久性适当的材料，以满足工程的要求。

2 影响建筑材料耐久性的原因

总结起来造成建筑失效主要由两个方面原因。主要由内部因素和外部因素两种。建筑材料本身组分和结构就存在容易发生变化，密实度非常低的内在不利因素，都会威胁到材料的稳定性，而且固相界面上的化学生成物经常会发生膨胀，各组分热膨胀也会不均匀，这是内因。材料所处在荷载、疲劳、电解、太阳下面或者湿度比较大、温度差比较大的环境就属于外因，这些不管是内因还是外因，都是一个或者几个一起对建筑材料进行机械的、化学的、物理的和生物的作用，使得材料发生化学或者物理的变化，材料中被人们所需的性质就会丧失。发生逐步变质。建筑材料发生什么变化主要还是看属于什么样的材料或者结构是什么样的，比如在建筑材料中，金属材料就属于那种非常容易被电化学腐蚀的材料，而对于水泥砂浆、砖瓦、混凝土等这些无机非金属材料，主要是通过干湿循环、溶解、溶出、温度变化、冻融循环等物理和化学变化的作用进行腐蚀。木材主要是因为环境的温度、湿度和空气等因素为昆虫或者腐烂菌的生存与繁殖提供了便利的条件。高分子材料的耐久性遭到破坏主要是因为紫外线或者臭氧等所起的化学作用。当然了，在材料的变质失效过程中，外部因素和内部因素的作用是分不开的，是紧密相连的，互相影响的。

3 建筑材料耐久性指标

在传统材料生产中要想对其质量进行控制，建筑材料的耐久性指标起着至关重要的作用。对于新材料的能否推广，建筑材料的耐久性指标是非常重要的。目前，建筑材料的耐久性指标都是在将材料放在了比实际使用状况的环境更加恶化的环境下进行的，得到的只是一个表征材料受损、变质、失效以至破坏程度的评价指标，这个指标明显和实际情况是不完全一样的，要根据一些经验适当修改。目前材料科学和统计数学都得到了很大程度上的发展，都把材料的变质失效看成是某种随机过程来处理，通过数学模拟，同时进行短期试验，这样就可以得到非常可靠的耐久性指标。根据上述的经验我们也可以对某些金属材料耐久性的研究试验。

4 改善材料耐久性的主要措施

工程中改善材料耐久性的主要措施有:根据使用环境选择耐久性较好的材料;采取各种方法尽可能降低材料的孔隙率，改善材料的孔结构;对材料表面进行表面处理增强抵抗环境作用的能力。

二、建筑材料的环境协调性

自然环境是人类赖以生存和发展的基础。但人类对自然平衡的干预已超过了自然界的再生能力和自我调节能力，使不同水平的自然平衡都已濒临自我修复的极限，从而引出了如资源枯竭、能源短缺和环境污染等问题。因而土木工程材料的环境协调问题日益受到重视。所谓环境协调性，是指材料对资源和能源消耗少，对环境污染小，可循环再生利用率高，而且要求从材料制造、使用、废弃直至再生利用的整个寿命周期中，都必须具有与环境的协调共存性。

1994 年设立中国环境标志产品认证委员会，土木工程材料中首先对涂料实行环境标志，制定环境标志的评定标准。为了保障入民群众的身体健康和入身安全，国家制定了《建筑材料放射性核素限量》以及关于室内装饰装修材料有害物质限量等10 项国家标准，并于2002 年正式实施。

环境保护是我国的一项基本国策，目前，在充分认识到经济与环境协调发展的重要性之后，各级政府部门在可持续发展战略的指引下，普遍开始重视环境保护工作。环境保护产业这一新兴的经济门类，近年来，在全球范围内得到了蓬勃发展，成为最具生机活力的产业部门之一。根据《中国跨世纪绿色工程计划》，预计到世纪末环保投资将达1880 亿元，2001～2010 年环保投入将达16000 亿元，年平均达1600 亿元。因此，2000 年以后将是我国环境协调性产品的大发展时期，随着环保政策应运而生的环保产业和环境协调性产品势必成为这一时期的朝阳产业和国际市场畅销商品，在众多领域将有可观的市场需求。传统材料科学在产品的设计和使用方面，重在改善与提高材料的潜在性能，而几乎未考虑开发工作对环境、资源、生态平衡所造成的威胁，因此一定程度上也给材料的再生循环利用增加了难度。自1998 年起，在国家高技术研究计划的支持下，对于我国钢铁，水泥，铝，陶瓷，建筑涂料等几种典型材料的环境协调评价研究正式启动，目前已取得重要进展；探索了符合我国国情的材料环境负荷指标表征和计算方法：对典型材料进行了基础数据调研，汇总计算和MLCA 评价；初步建立起我国MLCA 数据库，并开发了材料环境协调性评估软件，主要介绍该项计划所取得的主要成就，并对今后国内MLCA 研究提出了建议。

建筑材料与环境的协调性强调的是一个系统的概念，不能只看生产或使用过程中的某一个环节。如果没有系统工程的观点，设计生产出的道路建筑材料就有可能在一个方面反映出绿色，而在其它方面则是黑色，评价时难免失之偏颇甚至误导。

三、结束语

通过对土木建筑材料耐久性和环境协调性的分析，我们更加好地了解了土木建筑材料，这样我们就能更好地控制了土木建筑的质量，提高了他们的使用寿命。不但对于从经济效益，还是从资源的浪费上都是值得的。我们应当更加注意人与自然的协调发展，加强对建筑材料的科学技术研究，有效地提高和科学系统地评价其与环境的协调性，从而实现人类社会的可持续发展。

参考文献

[1] 刘素平.从不同的角度谈建筑节能[J].建材技术与应用，2007（2）

[2] 蔚鹏飞.建筑新材料和新技术的应用[J].科技创新导，2008（12）

[3] 李兆先,土木建筑材料化学性质和耐久性的分析,七煤集团土建工程总公司

[4] 段联合,曹胜斌. 科学技术哲学教程[M] .北京: 科学出版社,2003（9）.

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关键词：聚羧酸；高效减水剂；混凝土；合成方法；作用机理

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）29-021-01

一、聚羧酸系高效减水剂的定义

聚羧酸高效减水剂是一类分子结构为含羧基接枝共聚物的表面活性剂，分子结构成梳形，主要通过不饱和单体在引发剂作用下共聚而获得，主链系由含羧基的活性单体聚合而成、侧链系由含功能性官能团的活性单体与主链接枝共聚而成，具有高减水率并使混凝土拌合物具有良好流动性保持效果的减水剂。

聚羧酸高效减水剂是继木钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂，是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种高效减水剂。

聚羧酸减水剂又名聚羧酸超塑化剂。在行业标准《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T 223-2007 中明确了聚羧酸系减水剂的基本定义，它是一类分子结构中含羧酸的接枝共聚物，其支链结构的基本特征是以聚氧化乙烯形成“梳状”或“接枝状”，并含有其他功能基团，如磺酸基（-SO3H）的高分子表面活性剂。

二、聚羧酸减水剂的性能特点及适用范围

聚羧酸系高效减水剂具有一系列显著的性能特点，主要包括自身的分子结构性能特点和掺加此减水剂的混凝土的性能特点两部分。

聚羧酸高效减水剂的减水率比萘系减水剂高得多，并且流动性能更好，是21世纪的高性能混凝土的一种重要组成材料；它适用于配置大掺量粉煤灰或大掺量矿渣混凝土、喷射超塑化混凝土、纤维增强流动性混凝土及高强高流动性混凝土等；被广泛应用于许多新型混凝土，在高层建筑物、大跨度桥梁、海洋钻井平台、隧道、工业与民用建筑、市政工程、地下工程、高速公路、高速铁路等工程中。

三、聚羧酸高效减水剂常用的原材料

虽然聚羧酸类高效减水剂种类繁多，但其结构遵循一定的原则，即在重复单元的末端或中间位置带来某种活性基团，由一种或几种低极性聚烯烃链或中等极性聚酯链或强极性的聚醚链共聚而成。目前所选择的合成单体有四种：（1）不饱和酸?—马来酸酐、马来酸、丙烯酸、甲基丙烯酸；（2）聚链烯—聚链烯烃、醚、醇；（3）聚苯乙烯磺酸盐或酯；（4）甲基丙烯酸盐或酯、苯二酚、丙烯酸胺。

四、聚羧酸高效减水剂的合成方法

聚羧酸系减水剂的主要原料有不饱和酸，如马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸等可聚合的羧酸，聚链烯基烃、醚、醇等烯基物质，聚苯乙烯磺酸盐或酯和（甲基）丙烯酸盐、酯、苯二酚、丙烯酰胺等，合成方法大体上有可聚合单体直接共聚、聚合后功能化法和原位聚合与接枝等几种。

五、聚羧酸高效减水剂在工程中的应用

聚羧酸系高效减水剂从分子结构上和减水作用的机理上均不同于传统的萘系、胺基磺酸盐系减水剂。它具有极强的分散能力，反映到工程应用表现为很小的掺量就能呈现出很高的减水效率使混凝土获得很高的流动性，聚羧酸系高效减水剂的减水率可高达30%～40%；利用聚羧酸系高效减水剂产品的分子结构和分子量的可调节性和可设计性，可获得不同功效的减水剂产品，如缓凝型、高保塑型和早强型等产品。因此，作为新一代高性能外加剂，它在许多大型工程中都得到充分应用。目前，聚羧酸高效减水剂已经广泛应用于高层建筑、桥梁、道路等各种工程中。

聚羧酸系减水剂的结构和性能具有可变性，研究开发新型的聚羧酸系减水剂是当今高性能减水剂研究的前沿课题，聚羧酸高效减水剂性能优越已经得到公认，是混凝土行业技术进步的方向。在我国，聚羧酸高效减水剂的生产和应用才刚刚起步，与先进国家有相当差距，科技工作者和企业家应该认清形势和责任，积极投入。

混凝土技术发展离不开外加剂，如泵送混凝土、自流平混凝土、水下不分散混凝土、喷射混凝土、高强高性能混凝土等新材料、新技术的发展，高效减水剂都起到了关键作用。高性能减水剂的研究已成为混凝土材料科学中的一个重要分支，并推动着整个混凝土材料从低技术向高技术发展。聚羧酸高效减水剂将是21世纪减水剂系列中的主要品种，在工程中的应用将会越来越广泛。

参考文献：

[1] 郭延辉，郭京育，赵宵龙等.聚羧酸系高性能减水剂及其运用技术.北京：机械工业出版社，2005.8.

[2] J.Plank 著，赵宵龙，薛 庆，刘岩译.当今欧洲混凝土外加剂的研究进展[M].北京：机械工业出版社，2004.18-21.

篇7

关键词：学科建设；人才培养；质量

作者简介：朱丽（1964-），女，天津人，常熟理工学院电气与自动化工程学院，主任科员；袁荣鑫（1962-），男，江苏常熟人，常熟理工学院化学与材料工程学院，教授。（江苏 常熟 215500）

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0054-02

学科建设是高等学校建设的一项中心工作，同时也是人才培养、服务社会和科学研究的基础性建设，尤其是高校人才培养的质量将直接体现学科建设的水平。如麻省理工学院，其自然和工程科学在全世界享有极佳声誉，甚至可以称为“世界理工大学之最”，这在一定程度上体现了其学科建设的成功，再如加州理工学院，其数理化学科得到世界的认可，而设立新学科时他们也有一个简单的标准，即“你要办新的院系吗？你能不能达到跟数理化一样的水平？如果能你就办”。所以加州理工学院办学求精而不求多，虽然保持了很小的规模，但是基本上每一个学科都在世界第一方阵里面。而从这些高等学府走出来的人才则更加彰显了他们学科建设的成就。截至2009年，有78位诺贝尔奖获得者曾经在加州理工工作或者学习过。

伴随着中国社会的发展，高等教育呈现大众化的趋势，导致高等教育质量的滑坡，或者说人才培养质量的下降。因此，如何从学科建设上提升人才培养质量是高等教育研究的热点。

一、学科建设之内涵

何谓学科建设？首先来看学科，《辞海》中对学科这样解释：它是“学术的分类，指一定科学领域或一门科学的分支”。[1]从其解释来看，大体分为两个方面，一是学术的分类，二是教学的科目。而在高等院校中，教学和科研都要由人（教师或者学生）去做，而且只有组织起来才更加有效益和效率，因此从这个角度看，学科的涵义则是“学界的组织”或“学术的组织”，即从事教学及研究的单位。[2]而无论学科如何定义，从某种程度上都是为了对一些专业性的知识进行整合，让它“有所归属”，即放到一定的范围或领域内，从而更加方便地进行科学研究。

而所谓的学科建设，至今尚未有完全统一的定义，但在一定程度上可以进行归纳，即学科建设是围绕学科的研究方向、学科队伍、学科基地等，通过硬件条件的改善以及软实力的积累提高学科综合水平，从而进一步提升人才培养质量，提高科学研究和社会服务能力的一个过程，如调整学科布局、完善学科组织、组建学科队伍、确立学科方向、争取和设立学科项目、搭建学科基地、建立学科制度、营造学科环境等。

二、学科建设是人才培养的支撑

培养人才是高等学校与生俱来的使命。在中世纪，大学产生后分科培养人才就成为大学的一项重要功能。而要培养优秀的拔尖人才，首先要有培育优秀人才的土壤，这块土壤便是“学科建设”，尤其是重点学科的建设，是积聚高端人才的高地，是培养学术骨干和创新团队的摇篮。通过学科建设支撑专业发展，进而提升人才培养质量。其主要途径是通过学生介入教师的科学研究，提高学生理论联系实际及创新实践能力；通过教师把研究成果转化为优质的教学资源，丰富课堂教学内容，激发学生的学习兴趣，为应用性人才培养创造良好条件。同时，人才的培养都是针对性地在一个特殊领域完成的，也就是在一定专业范围内完成的。这在一定程度上要求学科不断提升内涵建设水平，成就一支师德高尚、创新能力强、教学科研水平高的师资队伍。以优秀的人才来培养青年学生，以优秀带动优秀，以模范来引领学子。多年来常熟理工学院十分注重学科建设，目前已经在建的省重点建设学科3个、校一级重点学科6个、二级重点学科12个。这些重点学科建设强有力地推动特色专业的发展，如省一级重点学科“材料科学与工程”相对应的材料科学与工程专业已被确立为国家“卓越工程师”计划重点建设专业，与此同时该学科引进的“科研创新团队”创新能力强、学术水平高、综合素质优，从而为相关专业的人才培养打下坚实的基础。师者，传道授业。学科建设水平的提高促进教师教学科研水平的快速提升，从而使高校培养高质量的人才成为可能。

三、提升人才培养质量的学科建设途径

人才培养质量的提升是学科建设取得成功的重要标志之一。因为作为高等学校来讲，培养出各领域内的出色人才是彰显学校办学水平的最直接的表现，也是衡量学科建设是否有效的直接标准。那么，如何在学科建设中提升人才培养质量？

1.突出重点特色学科建设，引进一流拔尖人才

一所学校的资源是有限的，不可能无限扩展，突出重点特色就必须有所舍，最终才能有所得。鉴于此，应当充分挖掘学校内重点特色学科的优势，积极推进重点特色学科建设，进而为所有学科起到示范引领作用。在重点特色学科建设过程中，加大一流人才的引进力度是学科建设的关键，而拔尖人才是人才建设的核心。拔尖人才往往具有强烈的事业心、社会责任感，具备突出的创新精神和能力，是国内外学术界处于领先的带头人和杰出人才。拔尖人才一般具有全球视野、广博的知识、创新精神和创造力、辐射性、带动性、预见性等基本特性。[3]如香港科技大学，虽然创办于1991年，但在短短十几年的时间内已在国际学术界享有盛誉，其崛起的原因除了拥有先进的管理和经费上的优势外，更重要的就是其聘请了世界一流的人才：在行政方面，有在美国大学担任过校长、院长或系主任的管理者；在学术方面，有美国国家科学院的院士，有台湾“中央研究院”的院士，有美国、英国、加拿大的名教授以及名校的博士后。450多名教授、副教授及助理教授来自全球35个国家，各级教授全部拥有博士学位，其中75%的教授是从北美62所一流研究型学府取得的博士学位。[4]

由此可见，积极引进一流的学科拔尖人才是大学学科建设的重要前提。在学科拔尖人才的带动下，学生能够感受到的是学术的魅力、人格的魅力，从而有利于激发学生的学习热情，同时在拔尖人才潜移默化的影响中，学生会不自觉地树立起“向其看齐”的思想，从而为培养高素质人才打下人才基础。

2.以团队建设为抓手，打造精品课程

由于每个学科的师资队伍都存在不同程度的差异，并且每位教师的特长不尽相同，因此充分整合教学、科研资源，打造一支乃至几支出色的教学科研团队，通过团队建设打造校级、省级精品课程，为课堂教学提供强有力的支撑。随着教学团队形成，教师可以更加深入地对精品课程建设进行探索，让精品更加容易为学生所接受，提高其学习兴趣。而科研团队平台建立促使学生在实验研究过程中可以有更多机会与教师接触交流，拓宽了知识面，在团队教师的指导下更有利于学生参与各级各类科技创新大赛，从而更有利于提升学生对本专业的认识，提高学生的创新实践能力。近三年来，化学与材料工程学院在学科竞赛中多项作品取得省级、国家级荣誉，这也是团队的成效。

3.注重产学研结合，培养卓越工程师

高等院校，尤其是应用型本科院校的学科建设在强调必要的学术性的同时，应更加注重面向市场的实际应用需要，注重协同创新，突出应用性。可以考虑一方面要将学科建设与区域发展相结合，注重培养学生发现本学科专业有市场潜力的原创性成果，并掌握将科研成果转化为产品的方法、步骤和途径，实现应用成果的产业化；另一方面走产学研结合之路，通过课堂教学、实践教学和科学研究的有机结合构建以教学带动科研上水平、出成果，以科研推动产业上规模、出效益，以产业促进教学上质量、出人才，这是实现应用性人才教育的重要模式，也是应用型学科建设的重要途径。目前常熟理工学院材料科学与工程、自动化等相关专业正在进行的“卓越工程师”计划的目标就是为了更好地培养工程师性质的人才，促进学生与企业、学校与社会的无缝对接，更好地提升人才培养质量。

4.强化制度建设，提升决策有效性

无一规矩，不成方圆。在学科建设的过程中，由于各学科基础不同、办学条件不同，需要因地制宜，寻找符合学校或者学院实际的最佳方法。应坚持几项基本原则，以保障学科建设的顺利进行。

（1）领导重视。建立由学院领导、各学科学术带头人参加的学科建设委员会，负责重大决策的研究和制订，决策一旦形成，尽快实施，无正当理由不得更改，保证决策的果断性。

（2）责任为大。学科建设的管理实行项目负责制，聘请学术带头人或者本学科经验丰富的教师担任负责人，负责决策的具体实施，可在一定程度上让“教授决策、学者决策”，给予一定的自，围绕培养人才的核心工作创造性地开展实践。

（3）评估考核。建立学科建设的评估体系，使学科建设规范化、科学化，对于重点学科、一般学科等皆进行评估考核，建立能者进、弱者退的学科建设方案，实现学科的优胜劣汰，健全学科建设的激励机制。

（4）总结完善。任何一项制度都不可能是完美无暇、毫无缺陷的，在学科建设制度方面也是如此，因此在制度完善的过程中应当充分听取专家学者的建议，寻找差距、弥补不足。让师生共同参与、集思广益，这样才能使学科建设工作越抓越好，同时尊重教师与学生的反馈信息，有效提升人才培养质量。

5.创新实践教学，提高学生动手能力

高质量人才的培养离不开有效的实践教学环节，在学科建设过程中对于学生的毕业设计（论文）、研究课题等应当尽可能与生产或者科研实践相结合，在解决问题的过程中提升大学生的创新意识和创新能力，提高解决实际问题的能力。通过一系列的横向和纵向项目的参与全面提升学生的动手能力。

学科建设是大学之树的根和主干。学科建设对大学具有战略性和全局性的影响，抓住了学科建设就抓住了大学建设和发展的根本，就能够更好地完成人才培养、科学研究和社会服务的使命，全面提升人才培养质量。通过学科建设将学科内容进行不断更新和凝练，将学科知识进行不断的优化，将理论与实践更加密切地结合，同时在教学过程中注重让学生实际参与研究和创造，让学生有所悟。学生在这样的学习过程中是在精品课程的熏陶下，在专业教师或者学术带头人的引领下，在制度建设的保障下，在评估体系反馈下的一个学术与技术的创新创造活动，符合学生学习的规律，从而提升人才培养的质量。

参考文献：

[1]辞海（中）[S].上海：上海辞书出版社，1989.2947.

[2]郭石明.基于学科的大学组织管理[J].中国高教研究，2004，

（6）：30-32.

篇8

关键词： 绿色； 高性能； 混凝土

1. 引言

传统混凝土的生产，其主要原材料水泥的生产会带来极大的资源和能源消耗，并且会造成严重的环境污染。自从世界上大量的水泥混凝土建筑物不断出现，人类毫无节制地滥用地球资源和能源，以致环境危机开始出现。因此混凝土材料科学界也进行反思，如果将高性能混凝土与环境保护、生态保护和可持续发展结合起来考虑，则成为绿色高性能混凝土。绿色高性能混凝土的研究及使用，即保护了环境，又提高了混凝土的性能[1]。以粉煤灰为例，现已研发与使用的绿色高性能混凝土，绝大部分把粉煤灰作主要掺料，粉煤灰是工业废料，如不很好利用，会对环境造成二次污染，在绿色高性能混凝土中采用粉煤灰，即解决了二次污染，又降低了混凝土的成本，同时提高了混凝土的性能，主要表现在提高了混凝土的耐久性和工作性。

2、绿色高性能混凝土定义与特征

2.1绿色高性能混凝土定义

我国混凝土材料科学技术的奠基人吴中伟院士综合各种观点后，对绿色高性能混凝土定义如下：绿色高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原料，在妥善的质量管理条件下所制成。除水泥、集料、水以外，必须采用低水胶比，掺加足够的细掺料与高效外加剂。绿色高性能混凝土应同时保证下列各性能：各种力学性能、耐久性、适用性、工作性、体积稳定性和经济合理性。

2.2绿色高性能混凝土特征

绿色高性能混凝土应具有下述的基本特征。应十分有次序的开采砂石料，不应过分破坏环境；应更多地节约熟料水泥，减少环境污染，同时提高混凝土的性能；更大地发挥绿色高性能混凝土的优势，减小结构截面积或结构体体积，减少混凝土用量，从而节约水泥和砂、石的用量；将高性能混凝土的极限降到C30，扩大绿色高性能混凝土的应用范围如用于大体积水工建筑中；集中搅拌和大力发展商品混凝土，减少现场搅拌混凝土所产生的粉尘和废水等废料，并加强对废料、废水的循环使用；通过改善施工性来减小浇筑密实能耗，降低噪音；通过大幅度提高混凝土耐久性，延长结构物的使用寿命，进一步节约维修和重建费用，减少对自然资源无节制的使用；对大量拆除废弃的混凝土进行循环利用，发展再生混凝土[2]。

3、绿色高性能混凝土的应用

3.1 环保型混凝土

常见的环保型混凝土主要有生态混凝土和再生混凝土。（1）生态混凝土是以城市垃圾焚烧灰或污泥及石灰石为主要原料，通过烧成及粉磨而获得的水硬性胶凝材料。我国城市垃圾年产量已达到1.46亿吨，而且以每年9%的速度递增，全国666座城市中有200多座已陷入垃圾包围之中。我国城市水泥企业利用城市垃圾生产生态水泥不仅是必要的，也是可行的。我国最终要实现城市垃圾处理的无害化、资源化、减量化、社会化和产业化，发展生态水泥是实施可持续发展战略的重要组成部分，是将各大城市建成生态化城市必不可少的重要环节。实践证明生态混凝土可以彻底解决城市垃圾和污泥问题，是保护生态环境，实现零污染最为有效的途径[3]。（2）再生混凝土是把废弃混凝土块经过破碎、分级并按一定的比例混合后形成的骨料称为再生骨料，而把利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生混凝土[4]。随着国民经济的发展，越来越多废旧建筑物需要拆除，这样就会产生大量的废弃混凝土块，既带来环境污染，又造成资源浪费。利用废弃混凝土块生产再生骨料代替天然砂石骨料配制再生混凝土的技术，采用再生粗骨料和天然砂组合，或再生粗骨料和部分再生细骨料、部分天然砂组合，制成的再生混凝土强度较高，具有明显的环境效益和经济效益。

3.2 生态友好型混凝土

生态友好型混凝土即能够适应生物生长、对调节生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然的协调具有积极作用的混凝土材料[5]。常见的有以下几种：植被混凝上、透水性混凝土、绿化景观混凝土。目前研究开发的生态友好型混凝土的功能有污水处理、降低噪音、防菌杀菌、吸收去除NOx，阻挡电磁波以及植草固砂，修筑岸坡等。国外应用于水环境治理处理的生态混凝土通常为大孔混凝土。由于在混凝土内具有大量的连通孔，因此透水性好，并可通过其物理、化学、物理化学以及生化作用来净化污水。并且由于其透水透气，可以用于修复天然水域的生态环境[6]。

3.3 低碱混凝土

pH值在12～13的呈碱性混凝土对用于结构物来说是有利的，具有保护钢筋不被腐蚀的作用。但对于道路、港湾等，这种碱性不利于植物和水中生物的生长，所以开发低碱性、内部具有一定的空隙、能够提供植物根部或生物生长所必须的养分存在的空间、适应生物生长的混凝土是环保型混凝土的一个重要研究方向。目前开发的环保型混凝土主要有多孔混凝土及植被混凝土。多孔混凝土也称为无砂混凝土，它具有粗骨料，没有细骨料，直接用水泥作为黏结剂连接粗骨料，其透气和透水性能良好，连续空隙可以作为生物栖息繁衍的地方，而且可以降低环境负荷，是一种新型的环保材料。植被混凝土则是以多孔混凝土为基础，然后通过在多孔混凝土内部的孔隙加入各种有机、无机的养料来为植物提供营养，并且加入了各种添加剂来改善混凝土内部性质，是的混凝土内部的环境适合植物生长，另外还在混凝土表面铺了一层混有种子的客土，提供种子早期的营养。

4、绿色高性能混凝土的发展前景

随着我国经济和社会的快速发展，人民生活水平的不断提高，环境污染成为影响经济和社会发展的重要因素，保护环境刻不容缓。地球生态环境由于人类的活动而遭到巨大破坏，为实现经济和社会可持续发展，现在必须重视环境问题，坚持科学发展观建立人与自然和谐发展的新模式，建设节约型社会，要全面协调社会经济和自然环境的关系。绿色高性能混凝土由于具有良好的性能与环境协调性，已成为混凝土产业未来发展的方向。加快发展绿色高性能混凝土，满足工程建设需要是建筑业贯彻实施可持续发展战略的重要途径。在加快研究与开发的同时也要重视绿色高性能混凝土的宣传推广工作，尽量减少水泥与混凝土的用量，达到节省资源、能源与改善环境的目的尽快普及应用到建设工程中，充分发挥其经济社会环境效益。随着绿色高性能混凝土技术的发展和应用量的不断增大，我国建筑业的整体业的整体水平将得到很大的提高。

参考文献

[1]余峰.绿色高性能混凝土的研究[J].武汉科技学院学报， 2007，20（5）：46～49.

[2]孙振平.绿色高性能混凝土与建筑工程材料的可持续发展[J].建筑材料学报，2001（3）：278-283.

[3]周涛，翟跃忠，张金鲁.利用城市生活垃圾生产路用材料[J].新型建筑材料，2000，（3）：7～8.

[4]杜婷，李惠强，周玉锋等.再生骨料混凝土基本特性的研究思路探讨[J].建筑技术开发，2002，2（6）：37～39.

篇9

徐同学认为，现在的电风扇太厚了，而且还浪费电。他经过仔细研究发现，风扇的旋翼和中心发动机会对通过的气流产生阻碍，所以他发明了一种轮式平板风扇。这种风扇利用新型的磁力驱动技术，不仅将发动机移到了周边，并且轻薄又省电。

徐荻明的这个项目在本次大赛中获得了英特尔英才奖。为其颁奖的嘉宾就是英特尔中国执行董事戈峻先生。更加令人羡慕的是，获得英特尔英才奖的选手还将有机会参加全球青少年科学最高的赛事——英特尔国际科学与工程大奖赛。

勇于冒险，敢于创新

英特尔作为全球一流的企业，不断创新是其立于不败之地的法宝之一，其创新精神与创新大赛的理念不谋而合。在英特尔公司的6大价值体系中，有一条是“鼓励冒险”。戈峻先生说，没有冒险就没有创新。在英特尔内部，不仅会鼓励成功的，也会奖励失败的。当然，这里面所谓的失败并不是指那种故意失败，而是指你经过了思考、研究、探索了，你其实有很好的想法，但是最终因为种种原因没能达到预期的效果，失败了。这样没关系，因为你的想法是好的，你的失败也许是为下一次成功做了积淀。

创新不是一蹴而就的，勇于冒险，不怕失败，才有最后的成功。

更关注节能环保和新材料

当问到本次大赛中最关注的项目时，戈峻先生说，他更关注和节能环保以及材料科学有关的项目。同时，戈峻先生也提出了自己的建议：同学们在注重创新的科学性的同时，也要思考其应用价值，比如这个东西成本多少，制作难度有多大，如何产业化，如何商品化等等。

未来，需要什么样的人才？

我们现在的青少年，最终都要走到社会上去，那么，未来需要什么样的人才呢？

戈峻先生说，人才，其实是多层定义的。最基础的一点是做一个道德高尚的人。否则，没有良好的道德，再聪明的人企业也不会用的。第二点是专业技能。现在社会上注重全才的培养，但是企业更需要的是一专多能的人才。第三，要有团结合作的能力。个人英雄的时代已经过去了，未来的社会将面对的是一个大平台，需要很多人相互沟通，共同成功。最后，未来的人才还要具备信息技术素养。现在所谓的学习已经不仅仅是学习书本上的知识，现在的学习等于信息技术加创新能力。如何从现在海量的信息中寻找、发现、筛选出有用的东西，并为我所用，这点也是很重要的。如果你不会用现代化的信息技术，你就将很快被社会淘汰。

篇10

关键词: 混凝土 外加剂 配合比

Abstraction： Recent high-performance concrete technology is the main directions of development, high-performance concrete in preparation on the characteristics of a low water-cement ratio, the choice of high quality rawmaterials, and in addition to cement, water, aggregate, to be mixing a sufficient number of mineral small admixture And efficient admixture. In practical engineering, high-performance concrete admixture can focus on the following properties to be ensured: durability, work, applicability, strength, size stability, economy. Particularly applicable to mass concrete、bridges、high-rise buildings、road engineering and exposed to the harsh environment of the building structure and so on.

Keywords: Concrete Admixtures Mix proportion

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

前言

混凝土是当今世界用量最大、用途最广的工程材料之一。 随着 21 世纪混凝土工程的大型化、多功能化、施工与应用环境的复杂化、应用领域的扩大化以及资源与环境的优化, 人们对传统的混凝土材料提出了更高的要求, 混凝土材料的高性能化和高功能化已经成为21 世纪混凝土材料科学与工程技术研究的重点和方向。

不言而喻, 混凝土实现高性能的最重要技术途径是使用优质的外加剂和矿物掺合料( 亦称矿物外加剂) , 外加剂是混凝土不可或缺的第五组分已成为混凝土工作者的共识。由于我国混凝土外加剂起步较晚，整体发展水平与工业发达国家还存在一定差距。在我国，适用外加剂的混凝土仅占产量的20%~30%，这也说明了混凝土外加剂在我国有着十分广阔的应用前景。

一、混凝土外加剂的概述

（一）外加剂的定义

国际标准化组织 ISO T C71/ Sc3 提出混凝土外加剂的定义如下:“ 在混凝土、砂浆、净浆拌合时或在额外增加的拌合操作中掺合等于或少于水泥质量的 5% , 使混凝土的正常性能得以按要求改善的物质 ”。1987 年我国制定并颁布混凝土外加剂的国家标准, 即 《混凝土外加剂》GB8075- 87 中将混凝土外加剂定义为: “在拌制混凝土过程中掺入, 用以改善混凝土性能的物质。掺量不大于水泥质量的 5%( 特殊情况除外)” 。

（二）外加剂的分类：

1.减水剂

在混凝土塌落度基本相同的条件下，显著减少了其拌和用水量。在所有混凝土外加剂产品中，减水剂是目前研究和使用最广泛的一种。

2.引气剂

在搅拌混凝土的过程中，能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡。由于气泡增加了浆体体积和对拌合料的作用以及增加了浆体的粘度和屈服应力，因此引气混凝土的工作性、塑性和内聚性得到显著提高。引气剂可以减少拌和用水量，还可以降低新拌混凝土的塌落度损失。

3.早强剂

加速混凝土早期强度发展。

4.缓凝剂

延长混凝土凝结时间。在混凝土施工中，为了防止在气温较高、运距较长等情况下，混凝土拌和物过早凝结而影响浇筑质量，以及为了延长大体积混凝土放热时间或对分层浇筑的混凝土防止出现施工缝的工程，常需在混凝土中掺入缓凝剂。

5.速凝剂

能使混凝土迅速凝结而硬化。速凝剂掺入混凝土后，能使混凝土在5min内初凝，10min内终凝，1h就产生强度，1d强度提高2~3倍。

6.防冻剂

能使混凝土在零度以下凝结硬化。并在规定的时间内达到足够的防冻强度。在零度以下施工的混凝土工程必须掺入防冻剂。复合防冻剂除能降低冰点外，还有促凝、早强、减水等作用。

7.膨胀剂

能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。

8.泵送剂

能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。一般为复合外加剂，主要成分为减水剂、引气剂、缓凝剂等。

（三）外加剂的应用技术

混凝土外加剂在应用过程中必须注意两个原则：1）外加剂品种的选择；2）外加剂产量的控制。如果这两项工作不到位，外加剂都可能对混凝土性能产生负面影响。

1.外加剂品种的选用原则

针对混凝土高性能化, 施工条件的复杂化以及混凝土施工工艺和原材料的多样化, 施工人员在选用外加剂时须慎重, 不 仅要求其性能应符合工程使用要求, 还应具有合理的经济性, 具体可从以下几点参考:

（1）考虑工程设计中的要求: 如混凝土强度等级、弹性模量、抗渗性、抗冻融性等物理力学性能；

（2）须满足施工工艺、施工季节( 夏季或冬季施工) , 混凝土 功能、特征和体积等要求；

（3）对工程中提供的原材料, 须综合考虑其水泥品种、强度 等级, 掺合料品种和技术性能及砂、石技术性能等再行选择。

2.外加剂掺量的确定原则

选好外加剂品种后, 关键环节便是确定外加剂的掺量。在保证混凝土技术要求的基础上, 施工人员可以参考外加剂产品使用说明书给出的掺量范围, 通过实验来确定其最经济的掺量。试验表明, 外加剂掺量控制不当不但达不到预期效果, 反而会带来负面影响。

二、外加剂在高性能混凝土工程中的应用

（一）高性能混凝土的概念

高性能混凝土（High Performance Concrete,以下简称HPC）是利用现代化技术制作，能大幅提高普通混凝土性能，并以耐久性作为设计主要指标的混凝土。在实际工程中，HPC重点保证的性能包括耐久性、工作性、适用性、强度、体积、稳定性、经济性，它是新型复合超塑化剂与混凝土材料科学相结合的成功范例。

（二）配制高性能混凝土的外加剂

在配制 HPC 时, 掺加外加剂是关键环节。为此, 选用优质原材料除水泥、水、集料外, 必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂以期达到 HPC 低水胶比的特点, 而配制HPC 常采用如下几种外加剂:

1.高效减水剂( 又称超塑化剂): 减水率大、塌落度经时损失小的特点能保证 HPC 良好的工作性: 充填性、可泵性和稳定性( 即抗泌性和抗离析性) 等。

2.缓凝剂: 可延长混凝土凝结时间、控制其硬化速度、防止大面积混凝土出现裂缝、减少坍落度经时损失等性质。不过, 缓凝剂掺量增加会导致混凝土的塑性收缩增加、早期强度降 低。另外, 在工程中还需考虑到缓凝剂与高效减水剂的匹配和与水泥的相容性问题, 因此使用前一定要通过试验确定。

3.引气剂: 在HPC中合理的掺入引气剂，可提高混凝土的流动性，改善和易性，减少拌和物的离析和沁水，改善混凝土的耐久性（抗冻性、抗冻融性）。由于引气剂的引入量对混凝土强度影响较大（如图1），因此对只要求有抗渗、抗冻的工程，可优先考虑使用引气剂来提高耐久性。

4.膨胀剂：在HPC中掺入适量膨胀剂，应在有约束条件下膨胀而产生一定自应力，以补偿水泥的干缩和由于低水胶比造成的“自身收缩”，避免裂缝发生，保证高性能混凝土的设计目标――高耐久性，并在限制条件下增长强度。需要注意的是, 掺用膨胀剂后对混凝土的搅拌、养护都有严格的要求。

（三）外加剂在实际工程中的应用

1.外加剂在自密实混凝土中的应用

图 1引气量对混凝土 28d 强度的影响

自密实混凝土( Self Compacting High Performance Concrete , 简称 SCC) 是日本教授提出的概念, 随后便风靡全球。由于在配制过程中采用了高性能外加剂与较大掺量的矿物外掺料, 使得SCC具有下列三个特征: 填充能力、穿越能力和抗离析能力。

在施工过程中, SCC 具有高流动性能, 不仅能大幅度缩短工期, 也降低了施工噪音。为确保混凝土能自密实成型, 施工人员可以利用自制的 U 型容器（如图 2）来测试 SCC 的流变性能。另外较低的水泥用量与低水胶比还保证了硬化后的混凝土具有高耐久性, 因此将其归属于 HPC 范畴, 称其为自密实高性能混凝土。

润扬长江公路大桥北锚碇工程成功运用了自密实混凝土, 拆模后的混凝土表面平整、光滑, 没有蜂窝麻面, 证明自密实混凝土施工质量良好。该工程最关键的一个

图 2测试 SCC 间隙透过性 h 的试验装置

技术就是使用优质的混凝土外加剂 NVC 自流平外加剂( No-Vibrating Concrete, 简称N VC) , 它由高效减水剂、流化剂、增强剂、特种保塑剂复合而成, 具有高减水、高流化、低收缩、保塑好等特点。主要性能为: （1）高流化性使混凝土坍落度由40 - 50mm 提高到 200- 250mm, 扩展度由 500x500mm2 到 600x600mm2 , 2h 坍落度经时损失率约为10%-15% ；（2）同条件下,减水率不小于20%，可节约水泥10%-15%（3）匀质性、抗分离性良好, 凝结前不发生分层离析和泌水等现象；（4）混凝土含气量为1.5%-3.0%，抗冻耐久性好；（5）可延缓凝结时间，降低早期水化热的作用

2.外加剂在高层建筑中的应用

HPC首先用于30层以上高层建筑的钢筋混凝土结构，因为这种建筑下部三分之一的柱子，在用普通混凝土时断面很大。处节省材料费用外，加快施工速度也是采用HPC的重要特点。

迄今混凝土标号最高为C80的建筑――辽宁物产大厦，还有将C40混凝土一次性泵送到382.5m的88层高楼――上海金茂大厦都使用了高效减水剂来应用于泵送混凝土，同时也保证了高耐久性。

吉林电建电业高层建筑高度为67.7m, 砼总量约 11000m3 , 剪力墙及梁板为 C50 砼, 要求砼水化热低、收缩小、无裂缝, 并具有良好的施工性能。最后,工程采用了吉林省环洋化工建材有限公司生产的 HY 牌 702 型复合砼外加剂具有高效减水、超早强、延缓初凝时间、提高浇筑性能功能: (1)砼中水泥浆体的流动性好并能保持长久；（2）U EA 自身的微膨胀补偿收缩性能弥补了 HPC 胶凝材料的收缩, 焦点是控制和防止了有害裂缝的产生；（3） 减少了对外加剂的吸附, 增加流化效果，降低塌落度损失，满足可泵性要求。

3.外加剂在桥梁工程中的应用

桥梁工程在施工过程中需要考虑到施工条件的艰苦及海水对结构的腐蚀作用，故在HPC的配制时应掺入改善混凝土工作性、增强抗渗和抗腐蚀等性能的外加剂。

集美大桥是连接厦门本岛与岛外集美区的跨海特大桥基于高性能混凝土的特殊要求, 施工过程中选用聚羧酸高效减水剂。由于其具有低掺量、高减水增强率、水泥适应性好、高温下混凝土坍落度损失小等特性, 不仅大大提高了高强混凝土的力学性能和耐久性, 而且还为工程施工提供了简便易行的施工工艺。

4.外加剂在道路工程中的应用

随着对交通运输要求的日益提高, 采用高性能道面混凝土, 提高混凝土的抗折强度与耐久性是当前道面混凝土的发展趋势, 对混凝土道路表面的致密性、抗渗性及抗冻性等也有很高要求。

青藏铁路( 格拉段) 新建线全长 1111 km, 其中 550km 位于多年冻土区, 是目前全球最长的一条穿越高原多年冻土区的铁路。在混凝土中掺入低温、早强、耐久外加剂如硅粉、引气剂等, 提高混凝土的密实度和抗冻融性能, 保证了在300次冻融循环作用下梁体混凝土强度及弹性模量不小于设计值的80% , 大大提高了混凝土耐久性。

5.外加剂在其他结构体系中的应用

湛江港铁矿石码头工程充分利用活性矿物掺合料和高效减水剂的复合效应来配制高性能混凝土；广州地铁二号线( 越 - 广区间) 越秀公园站工程施工中采用粉煤灰- 矿渣粉双掺和金刚牌 AP 缓凝高效减水剂来配制高性能混凝土； 广州奥林匹克体育场为满足工程对高性能混凝土的要求, 同样采取了高效减水剂和超细掺合料的双掺技术等等。

四、结束语

尽管现在建筑材料推陈出新, 但混凝土仍然是主要建筑材料之一。而随着科技的飞速发展, 传统的混凝土将普遍被高性能混凝土所替代, 在混凝土这一质的变化过程中, 外加剂无疑将扮演着重要角色。

外加剂的研究生产基本上满足了我国当前经济建设和混凝土施工新技术的需要, 但统计资料表明, 我国外加剂生产和应用中也存在一些问题, 主要表现在以下几个方面: 企业规模大的少, 小的多；产品性能低；产品性能较单一；复合型外加剂产品配方一成不变。

为了缩小和赶超发达国家的水平, 今后我国外加剂的研究生产应朝以下方面发展:

（一）提高高校减水剂的质量；

（二）研究开发新型高效减水剂；

（三）加强引气剂的开发研究和应用；

（四）加强复合型外加剂的开发研究；

（五）积极开发矿物外加剂。

【参考文献】

[1]何廷树主编 混凝土外加剂【M】，陕西科学技术出版社，2003.1-12

[2]陈建奎，混凝土外加剂的原理与应用【M】，中国计划出版社，1997.5-9

[3]陈嫣兮，顾德珍 高性能混凝土外加剂的选择【J】，哈尔滨：低温建筑技术，1977

（3）：31-32

[4]贺俊杰，高性能混凝土配制技术【J】，福州：福州建筑2008（10）：61-62

[5]黄跃明，外加剂在高性能混凝土工程中的应用【J】，福州：福州建筑2009（9）：

[6]葛兆明，混凝土外加剂【M】，北京：化学工业出版社，2005