土工合成材料范文
时间：2023-03-22 20:14:30
导语：如何才能写好一篇土工合成材料，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。
篇1
0前言
土工合成材料是一种新型的建筑材料，由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点，自问世以来，发展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用，取得了良好的经济、社会和环境效益，国内外已广泛应用在水利、交通、电力、堤坝、防止沙漠化和水土保持等工程建设中，其中我国电力能源系统新建电厂粉煤库90％以上采用土工合成材料修建灰库堤，40％的老灰库维修和扩建也均采用了土工合成材料。
1土工合成材料在黄石火电厂灰库加高子坝工程中的应用
用于储存火电厂粉煤灰的地方称为灰库，其相应挡灰的建筑物称为灰坝。在火电厂运行过程中，灰库将逐渐被粉煤灰填满，因此，许多电厂在原来灰坝上加筑子坝，从而提高了灰库的库容，延长灰库的使用寿命。湖北黄石火电厂分别对其所属的筲箕窝灰库和百沙滩灰库进行了加高子坝的工程。在这两项工程中，均采用了土工合成材料，下面具体介绍一下土工合成材料在这两项工程中的应用和施工。
1.1筲箕窝灰库加高子坝工程
1.1.1工程情况。该工程由1号、2号两座土石代料子坝，两座排水竖井组成。加高子坝高6m，由混合代料经分层填筑碾压而成。在坝体的排水盲沟、坝基以及迎灰面均铺设有400g/m2的无纺土工布，共计28550m2。
坝底排水盲沟尺寸为50cm×50cm，沟中充填瓜米石。为保证排水盲沟的反滤排水，在沟底三个侧面均铺设无纺土工布。由于地基是粉煤灰，为防止渗透破坏，故沿整个坝基也铺设了无纺土工布，把粉煤灰与上部填筑代料隔离开来，同时又增强了地基承载能力。坝体迎灰面铺设的无纺土工布主要起到反滤排水的作用，以防止粘土铺盖和粉煤灰中细小颗粒进入到后部代料区。
1.1.2无纺土工布施工。在施工中，无纺土工布的铺设采用人工操作，设专人负责。具体方法是：在碾压平整后的坝基面和坝坡面上，垂直坝轴线方向铺设，铺设过程中采用撤退式方法铺设。垂直坝轴线方向上的土工布必须是整块，不允许连接。平行坝轴线方向允许土工布连接，连接采用专用缝合机和涤纶线双线缝接，为保证整体性，搭接长度大于10cm。土工布和岸边基岩结合处考虑沉陷引起的张拉现象，各边应留0.5m左右的余量，可供伸缩变形，以杜绝漏灰问题的发生。
1.2百沙滩灰库加高子坝工程
1.2.1工程情况。该工程为一长约1300m、高1m的子坝。子坝直接修筑在原灰坝上，一面挡灰，一面挡水，采用“HEC”固化粉煤灰分层填筑、碾压而成。在该工程中，为防止加高子坝与老坝结合面的渗透破坏，在坝身内部加设一道垂直的土工膜，土工膜在老坝和子坝中各插入25cm。选用土工膜为“F-5”型（580g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度19KN/m，延伸率53.6％，CBR顶破强度3.41KN，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s。
1.2.2土工膜施工。在铺设垂直防渗土工膜时，设计深度应深入老坝内0.25m。先由人工在老坝坝面开挖10cm×25cm的槽缝，然后将土工膜垂直放入槽内，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。每两块土工膜之间采用搭接，搭接长度30cm，待搭接部位洗净擦干后采用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的土工膜补漏，采用PVC胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，要求粘贴牢固、均匀、可靠。土工膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。
上述两工程由于采用了土工合成材料，简化了设计和施工程序，一定程度上为工程的顺利完工创造了有利条件。工程投入正常使用一年后，经实地复检表明两座灰坝均运行正常，没有出现渗透破坏现象，这说明土工合成材料在灰坝工程中的运用是成功的。新晨
2结束语
土工合成材料作为一种全新的工程材料应用时间不长，经验不足，目前还存在一些问题，如测试设备的升级滞后于该材料在工程中的应用，部分类型材料易老化以及该材料价格过高，提高了工程造价等，这些都限制了它的进一步推广应用。但我们相信，随着土工合成材料研究工作的深入，随着生产的批量化和生产技术的改进，更重要的是人们对这种材料优良技术性能的进一步认识，土工合成材料在工程实际中，特别是灰库工程中会得到越来越广泛的运用。
参考文献：
篇2
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200 mm）试样代替纺织品窄条（宽50 mm）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.
篇3
关键词：土工合成材料；铺设损伤；强度折减系数；现场试验
土工合成材料铺设损伤是加筋土工程中广为关注的问题，国外研究结果表明：在路堤加筋工程中，压实机械的碾压是导致土工合成材料强度降低的主要因素之一，相对于国外的深入研究，国内对该领域的研究工作较少，用于指导工程实践的研究成果更为缺乏，而随着国内高等级公路建设的不断深入，公路穿越的不良地基也越来越复杂，导致土工合成材料用量急剧增加。因此，对土工合成材料铺设损伤进行研究，已成为工程建设的一项迫切需求。本文依托某高速公路扩建工程，对土工合成材料铺设损伤进行了现场试验研究，从而为土工合成材料铺设损伤研究提供了现场试验依据，对于进一步深入研究以及工程实践，都具有重要的实际意义和参考价值。
1 工程概况及现场试验
在某高速公路施工现场选择一块15m×4.5m的平坦的场地，去除表层杂草及腐殖土，用施工机械整平并用重型压路机（本试验采用徐州工程机械厂生产的18t光轮压路机）碾压4～6遍，以前后两次的碾压不再出现明显轮迹为止。
根据现场路堤施工所确定的松铺系数，在压实好的场地上用路基填筑材料铺筑一定厚度的填料并压实至30cm厚的下卧层，然后用压路机进行碾压，在碾压初始不断用人工来找平，下卧层的施工完全按照现行《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）进行。
将事先裁好的土工布和土工格栅按试验方案要求平铺在已碾压好的下卧层上，试样的裁剪严格按照现行《公路土工合成材料试验规程》（JTG E50-2006）进行。并用人工在上面铺筑一定厚度的同一种填料，不同厚度之间保留0.5m的过度段，试验段两侧填料各宽出土工合成材料1m，以保证合成材料上面填料的压实度。本试验采用压实后10cm、20cm和30cm的不同对比厚度。铺筑完毕后进行压实，然后用灌砂法测定碾压后的压实度，所有的碾压和试验方法皆按现行有关公路技术规范进行。除地基外，下卧层及上层填料的压实度皆保证93%且最低碾压次数不低于10次。
图1 现场铺设试验路段碾压前照片
本次试验共用两种填料，分别为砾类土（粗颗粒为花岗岩）和砂类土（粗颗粒为砂岩）。每种填料各做了压实后10cm、20cm、30cm三种不同铺设厚度的对比试验，共做了5个不同厂家的 12块试样。除土工织物的每块尺寸均为1.2m×1.2m外，其他几种土工格栅的铺设用试样尺寸分别为：A土工格栅0.8m×1.6m，B土工格栅的尺寸约为1m×1.8m，C土工格栅的尺寸为2.4m×3.6m。
图2 现场试验路段碾压后情况
2 试验结果分析
为了解碾压后土体颗粒粒径变化，用四分法取试验前后不同碾压厚度的砾类土各100kg左右进行筛分试验，表1给出了砂岩砂类土的物理指标，表2给出了花岗岩砾类土筛分后D50的变化值，图3则给出了花岗岩砾类土未碾压前及碾压后的筛分曲线。
图3 花岗岩砾类土筛分试验曲线
由表2可以看出花岗岩砾类土经碾压后D50迅速降低，铺设厚度越小，D50降低的也越小，30厚填料经碾压后，D50下降了近一半，由此可以看出，土工合成材料在碾压过程中所承受损伤也将相当严重，图4为试验后塑料土工格栅照片。
图4 30cm花岗岩砾类土下B土工格栅
压实后10cm厚砾类土下的塑料土工格栅，掘出后共有7根断肋，占整个肋数的21.8%，并有超过一半的粘结点出现滑动脱落；压实后20cm厚花岗岩砾类土下的塑料土工格栅，亦有近一半的接点遭到破坏，但未发现断肋，这说明20cm以上砾类土的填筑厚度对土工格栅有较好的保护作用，但由此造成的损伤仍很明显；压实后30cm厚砾类土填料下的塑料土工格栅，亦未发现因碾压而造成的断肋现象，但遭到破坏的接点数亦近1/3，在此种填料和厚度下铺设的两块土工织物，上层表面明显的搓松起毛，特别是规格为250g/m2的土工织物，上表面破坏更为明显，粗估其强度降低有一半左右，但与下卧层相接触的下表面却仍非常光滑，几乎未有什么改变，由此可见下卧层的光滑和平整对于土工合成材料的铺设损伤具有一定影响。同时，这两块土工织物经铺设碾压后各有多处孔洞，比较严重的一块有明显10多处较大的孔洞。在30cm厚砂岩砂类土下铺设的塑料土工格栅，外表无明显变化，既无断肋也无结点破坏。在该类填料下铺设的两块土工织物，其下表面变化不大，但上表面亦被搓动起毛，这显然会对土工织物的强度造成影响。由此可见，即便在土工合成材料上面铺筑30cm厚的砂类土，其损伤情况亦比较明显。在10cm和20cm厚砂岩砂类土下铺设的塑料土工格栅，亦未发现断肋或结点破坏，由此可见，填料的颗粒大小和硬度对土工合成材料铺设损伤具有一定影响。
将铺设前后的土工合成材料进行宽条样拉伸，其中塑料土工格栅亦应用20cm的夹具，所得拉伸试验结果见表3。
注：强度折减系数为原始试样最大拉伸强度与铺设损伤后试样的最大拉伸强度比值。
由表3可以看出，两种土工织物在砂岩砂类土下的强度折减系数都在1.5左右，而在花岗岩砾类土下的强度折减系数都大于2.0，亦即铺设后最大拉伸强度损失了50%以上，由此可见，铺设损伤对土工合成材料强度降低的影响非常显著。
针对单向粘结式C塑料土工格栅CATTDG40，现场还用花岗岩砾类土和砂岩砂类土做了压实后10cm、20cm和30cm三种不同厚度的对比试验，试验所得的强度折减系数见表4。
由上表可以看出，当填料压实后厚度为10cm时，试验用土工合成材料强度降低极为明显，这说明过薄的填料铺设厚度会对土工合成材料产生严重损伤，国外研究结果表明：土工合成材料上面覆盖15cm厚的填料松铺厚度是施工时的最低铺设厚度，虚铺厚度低于此值，土工合成材料铺设损伤后强度将急剧下降。本次现场铺设用18t重型振动压路机，对以上两种填料的有效压实厚度皆在30cm左右，故当填料的铺设厚度在20cm左右时，塑料土工格栅仍承受了较大的铺设损伤。由此可见：在路堤加筋工程中，当填料的铺设厚度在压实机械有效压实厚度附近时，不仅可有效利用压实机械，而且对降低土工合成材料的铺设损伤具有重要意义，过薄的碾压层厚不仅会导致施工机械的浪费，而且对土工合成材料的强度保持也不利。
3 结语
通过土工合成材料铺设损伤现场试验，验证了室内模拟试验结果的可靠性和可重复性，也证明本文所得出的土工合成材料铺设损伤折减系数建议值获得了工程实践验证，该系数具有可推广性和工程实用性。同时通过对不同铺设厚度的现场铺设损伤试验结果进行分析表明，过薄的填料铺设厚度会对土工合成材料造成过大铺设损伤，在加筋土工程施工中，根据填料和压实机具类型合理确定出填料的有效摊铺厚度，不仅可充分发挥压实机具的有效性能，而且对于避免土工合成材料遭受过大的铺设损伤具有重要意义。
在路堤加筋工程中，压实机械的碾压是导致土工合成材料强度降低的主要因素之一，欧美等发达国家通过研究发现，土工合成材料的最不利状态是在施工铺设阶段，如果土工合成材料经受得了施工铺设过程中引起的应力，那么也就能经受使用阶段的应力。由此可以看出铺设损伤对土工合成材料工程应用有着重要的影响。试验结果不仅证明了铺设损伤是导致土工合成材料强度降低的一个主要影响因素，同时也土工铺设损伤的研究提供了重要的现场试验依据。
参考文献
[1] 包承纲.土工合成材料应用原理与工程实践[M].北京：中国水利水电出版社，2008.
[2] 王正宏.ASTM有关土工合成材料的试验标准，兼述我国的相应标准[A].2009.
[3] 交通运输部.公路工程土工合成材料试验规程[S].北京：人民交通出版社，2006.
篇4
随着水利工程建设的不断发展，与水利工程相关的技术工艺也都在不断提高，新型材料施工技术也不断应用到了水利工程的建设当中。在水工建筑项目施工的过程里，土工合成材料因为具有施工效果好、成本低、抗腐蚀性、防渗性等优点得到了越来越广泛的应用和提升，与此同时，土工合成材料的应用也让水利工程建设的工程质量变得越来越有保障。
2土工合成材料
2．1意义与特点
作为土工工程材料当中的一种常见材料的土工合成材料，其是利用人工制造合成的聚合物作为原始材料，继而通过加工制造成各式合成产品，在施工的时候固定在岩石或土体表面或者里面来达到加强土体结构强度目的，并让土体结构有足够的保障且更加稳定。土工合成材料中的土工主要指的是岩石工程与土工工程，而合成材料即是通过合成材料加工制造出来的合成产品。土工合成材料在岩石与土工工程中的应用很广泛。通常来说，制造合成产品的原材料主要是高分子聚合物，且大部分是从煤、石油、天然气等提炼出来，再通过后续的加工将其处理成合成材料，继而制作成合成产品。土工合成材料在岩石工程、土工工程当中的应用，带来了很多方便之处。与类似的建筑施工材料进行对比，土工合成材料拥有施工效果好、施工成本低、自重轻等优点，此外，它还具有很好的抗腐蚀性，能够提高工程或产品的使用寿命。
2．2适用范围
因为土工合成材料的功能特性，其在水工建筑物施工中的应用尤为广泛，这也是缘于水利工程的基础、防渗墙结构等，使得它能够得到很好的施工效果并且能够让施工的成本与造价在一定程度上降低。水利工程基础建设的投资逐年加大，工程建设的规模和数量也同样不断在增加，在这样的情况下，如何保障施工的质量、发挥工程的防洪排涝功能，增加使用寿命等都是现阶段面对的重要的问题。土工合成材料的运用，无疑能够在一定程度上发挥出作用，促进水利工程建设事业的发展。
3水利工程中土工合成材料的应用和施工方法
3．1水利工程中水工合成材料的应用
(1)防渗。防渗亦即是防止流体渗透流失，在水利工程中的防渗可以利用复合土工膜来达到效果。一般情况下，水利工程都会有大量引水蓄水的工程建设，一般防渗处理最为重要，而土工合成材料具有很好的防渗性能，正好可以运用到水利工程当中。在这里，防渗性能的好坏需要通过物理力学指标来决定，而对于土工合成材料来说又大部分是弱透水材料，也就是土工膜以及复合水工膜，它们都具有预防渗水与气体侵蚀的作用。大多数的时候，利用土工合成材料进行的防渗都是在土石坝上游的坝面来进行的，这就需要先放干净水库里面的水，之后在坝的上游进行贴土工膜的处理，并且利用钢槽对其进行加固。现在，这种过去的方式逐渐在被水工网格粘贴土工膜进行处理，让土工合成材料的防渗效果变得更好了。除此之外，利用浆砌石坝或者是碾压混凝土坝的上游坝面也可以应用这种方式来进行防渗处理。
(2)防护。通常在水利工程的建设当中，堤坡或者岸坡被破坏的情况时有发生，这对于水利建设工程来说等于是埋下了安全隐患。堤坡或者岸坡被破坏的情况有来自于大自然的不可抗拒因素，也有人为导致的因素，无论如何，必须要加强对于堤坡和岸坡的保护才行。此外，采用的防护措施应该是具有持久性的，最好是无需长期进行维护更新的，从而减少成本的投入也提升对堤坡或者岸坡的保护效果。水工合成材料恰恰具有这样的优势，能够适合这方面的要求。采取在需要被保护的土面上进行土工织物覆盖，并且利用重物压住以防移动的可能。土工织物具有很好的反滤性能，对于预防水流冲刷对于堤坡、岸坡的破坏很有效用。同时，采用土工织物的办法比较简单可行，成本相对比较低，且无需维护维修，是一种十分可取的办法。
(3)排水。土工合成材料不但具有抗腐蚀性、能够防渗，起到防护以及隔离的作用之外，还能够帮助水利建筑物进行排水。通常来说，处理的办法就是用土工合成材料在水利建筑的土体中建立起一条专门的供土体中水流流动的通道，由此将水流导出水利建筑内。这种排水办法也需要在土坝内部垂直或者是防渗水工膜后面或者土坝内部水平排水以及土坝混凝土护面下部的排水才更具有可行性。
3．2水利工程中水工合成材料的施工方法
(1)坡面铺膜。坡面铺膜可以说是当下土工合成材料施工时最为普通的施工方式，但它在施工时的技术与质量的控制却起着重要作用。目前的水利工程施工项目是以土石坝坝体结构模式为主，在进行施工的过程中，土工膜的施工十分关键。一般来说，要进行坝体的水工膜铺设采用顺坝轴方向是没有问题的，但是垂直坝轴方向的效果要更加的好一些。只是，垂直坝轴方向铺设的焊缝长度要比顺坝轴方向铺设更长，综合来说，顺坝轴方向铺设的方案要更好一点。对于比较高的坝坡，水工膜铺设大部分利用坝上部分垂直坝轴线进行铺设，如此及能够让应力最小，还能够减少焊缝的长度;而坝底则可以利用顺坝轴方向铺设的方案，既减少焊缝长度也能够让基槽迈进不透水层。当铺膜完毕了之后，无论是回填堤脚还是上部护坡都应该动作迅速，免得出现开挖断面局面土质太差而出现滑坡现象。在铺膜的时候，更应该注意动作适度，尽量不要出现应力集中的情况，更要避免人为损伤，而这之外的土工膜和地基结合面应该保证平整无褶皱。
(2)堤脚的开挖和堤身削坡。在水利工程建设当中，如果要进行堤脚开挖或者是堤身削坡就必须涉及到机械的使用。同时，这也需要根据堤坝本身的情况来分析处理，不能够偏离了施工前的项目规划设计才行。如果进行了削坡，在那之后应该要把坡面进行清理，保证坡面的平整度没有受到破坏。对堤身以及堤顶进行开挖必须要分开进行，止滑槽堤脚基础必须根据原先规划好的断面来进行施工。当工程进行到抵达不透水层之后，还需要继续向下开挖一个深一米、宽一米的沟槽，并再次进行断面清理。基坑排水与边坡稳定的工作也要及时处理好，当这些都做好了以后，相关的工作人员再检查堤坡的规格并做好记录，最后报监理工程师来进行验收。
(3)土坝防渗。垂直铺膜与坡面铺膜都是为了达到防渗的目的，在这两个方向进行铺膜的施工与铺设的工艺也有所不同。如果存在尖棱物，水工合成材料很容易受到破坏，而水压力或者土压力过大也可能因为没有约束支撑而受到破坏，包括下层气体与液体的顶托作用都可能造成破坏，甚至是温度、浪击与水位线都可能会对薄膜造成破坏。因此，在施工的过程中，应该尽量避免类似的情况发生，严格按照施工规范与项目的规划设计来进行施工。
4结束语
篇5
【关键词】土工；合成材料；土界面；特性；试验
一、前言
土工合成材料发展十分迅速，而且具有很好的经济效益在工程中广泛使用。土工合成材料与土界面的强度参数更是成为学者们研究的重点。
二、试验概况
1、试验设备
拉拔试验设备为南京土壤仪器厂生产的TZY-1型土工合成材料综合测定仪。竖向荷载是由高精度调压阀和滚动隔膜汽缸组成的闭环反馈稳压系统；水平荷载采用应变控制加荷方式，由步进电机驱动变速箱均匀施加，应变速率从0.07～8.67mm/min分12档；数据由单片微机自动采集及处理。直剪试验设备为ZJ型应变控制直剪仪。
2、试验材料
试验中土工织物采用250g黑色裂膜丝（LMS）以及380g白色机织土工布（WGT）。试验中填料有吹填砂和软土，均取自汕头澄海吹填工程，根据规范吹填砂定名为中砂，软土定名为淤泥质黏土。
3、试验方法及内容
根据不同的筋材和填料设计了3种筋-土界面：①吹填砂与裂膜丝（砂-LMS-砂）；②吹填砂与白色机织土工布（砂-WGT-砂）；③上盒软土、下盒吹填砂与裂膜丝（软土-LMS-砂）。针对界面①分别进行了4组不同拉拔速率的试验，对界面③进行2组不同拉拔速率的试验，具体试验方案见表1。对于吹填砂则开展了4组不同剪切速率的直剪试验（0.4，0.8，1.2，2.4mm/min），均进行2～3次的重复试验以保证结果的稳定性。湿土样用喷壶洒水搅拌制备，以保证含水率均匀。填料分层压实，试验时，控制风干吹填砂的干密度为1.60g/cm3，吹填软土的湿密度为1.9g/cm3、含水率为42%。填料在每级荷载下固结一定时间后方进行拉拔，纯砂固结时间为15min，上软土下砂固结时间为24h。在长度方向上试样自由端伸出剪切盒以保证剪切过程中接触面积大小不变，剪切界面长度为20cm，宽度为10cm。
表1拉拔试验方案
三、试验结果与分析
1、吹填砂-裂膜丝工况
不同拉拔速率下吹填砂-裂膜丝-吹填砂拉拔试验结果见图1（a）～（d）。由图可以看出，筋-土界面无明显剪应力峰值，其剪应力-位移关系曲线呈硬化型，这说明筋-土界面在大变形条件下仍能保持较高的残余强度，拉拔速率的改变对拉拔曲线的形态无明显影响。
读取图1最大剪应力出现的位移值绘于图2。不难发现，随着正应力的增大，最大剪应力位移明显增大，但增幅逐渐减小，而随着拉拔速率的增大则是明显减小的，当速率超过4.33mm/min后，该值变化不明显。拉拔过程中，筋土相对位移是渐进性发挥的，筋材拉力及界面剪应力也是由施力端逐步传向末端的，拉拔速率越小，正应力越大，传递越慢，达到最大剪应力所需的位移也就越大。
由图3可看出，随着拉拔速率的增大抗剪强度呈快速下降、逐渐趋于稳定的规律。从0.53mm/min增至8.67mm/min，4组正应力（25～100kPa）下抗剪强度分别下降52.8%，42.8%，45%和33%，即拉拔速率的影响随着正应力增大逐步减小。另外，抗剪强度随正应力增大而增大，且在快速剪切时获得较大的增幅。综上所述，筋-土界面抗剪强度受正应力和拉拔速率的共同影响。为了探究拉拔速率的影响机制，根据试验结果绘制强度包线于图1（e）。线性拟合后得到各速率下的似黏聚力c和内摩擦角，相关指数均在0.98以上。
可以看出，似黏聚力随着拉拔速率的增大迅速减小，当速率超过4.33mm/min时，似黏聚力为0。内摩擦角有一定的减小，但逐渐趋于稳定值。究其机制，主要是裂膜丝与吹填砂的相互作用以摩擦为主、嵌锁咬合为辅，随着速率的增大，砂粒滚动较快，没有充分的时间嵌入裂膜丝的经纬缝隙中，嵌锁咬合效应减弱，宏观上表现为似黏聚力的突然丧失和一定摩擦特性的衰减（内摩擦角包括滑动摩擦角和咬合摩擦角，后者由嵌锁咬合作用引起），抗剪强度则大幅度减小。
四、土工合成材料界面应变软化模型
应变软化特性是一些土工合成材料界面具有的显著力学特性之一.许多有关土工合成材料界面的常规剪切试验以及大型剪切试验的研究中都强调了这一特性.图4给出了一个糙面土工膜与土工织物间界面应变软化现象的典型示例。从图中可以看到，随着剪切位移的发生，界面剪应力沿曲线上升并在一定位移处达到峰值，然后随着剪切位移的继续增大，剪应力反而下降并最终趋近于一定的残余强度值。
在与土工合成材料界面有关的数值分析中，很多学者根据试验资料，针对应变软化特性提出了不同的计算模型.Jones和Dixon利用传统的摩尔库仑理论，定义摩擦角和粘聚力为总剪切位移的函数，并且随着剪切位移的变化而变化，最终剪切应力剪切位移关系被简化为多段折线形式.
土工合成材料界面的力学特性因为材料种类、制造工艺、应力状态、环境条件等的不同有很大的差异，即使表现出应变软化特性的界面，其剪应力相对位移关系也在显著程度等方面存在很大的不同.因此，在数值计算中，针对不同特点的界面采用与之相适应的、能够准确模拟界面应力应变关系的本构模型是保证计算精度的关键.本文根据一部分土工合成材料界面剪应力位移曲线特点，提出了一种新的应变软化特性本构模型，并给出了界面剪切刚度计算表达式，以实现其在数值计算中的应用.对于应变软化现象不明显的土工合成材料界面，若忽略应变软化现象，则界面应力应变关系通常采用Clough和Duncan双曲线模型模拟，其峰值后应力应变关系简单地用水平直线代替.本文考虑界面的应变软化特性，以剪应力峰值对应剪切位移为分界点，将剪应力剪切位移曲线前后两部分分别处理，在剪应力达到峰值之前，剪应力剪切位移关系依然采用经典的Clough和Duncan双曲线模型模拟.剪应力达到峰值之后，即界面应变软化阶段的剪应力剪切位移关系以剪应力峰值为原点，用另外一条倒置的双曲线进行模拟。
五、结束语
总之，通过试验分析，我们对土工合成材料与图界面的作用特性有了一定了解，随着技术水平的发展，我们的研究也将更加深入，推动该项技术更快的发展。
参考文献
篇6
【关键词】水利工程；施工；土工合成材料
水利工程在目前我国的社会发展起着越来越重要的作用，对于促进工农业生产十分关键。然而我国作为一个水资源较为紧张的国家，因此在目前的水利工程建设中对于节能环保要求也提出了新的看法。因此，在目前的水利工程建设中，以新材料、新技术为主进行施工受到人们的关注。土工合成材料作为目前工程项目中最为常见的一种，成为当前水利工程施工人员研究和探讨的热点话题之一。
1.土工合成材料概述
1.1材料概念
土工合成材料是随着科学技术和各种化学材料综合形成的一种新型岩土工程，这种工程模式是以合成纤维、塑料和橡胶等化学聚合物为基础原料形成的一种综合性材料体系，是通过将这些合成材料置放在土体以及各种土体结构之间，从而形成一种具备保护条件和土体土体条件的工作模式和方法。这种方法在目前的应用中已经形成了土工膜、土工织物和土工符合材料等多种类型体系，同时在水工建筑结构的施工中应用较为广泛，已成为了目前建筑工程施工项目中最值得我们关注和研究的话题。这主要是由于土工合成材料在应用的过程中具备着重量轻、施工和搬运方便且施工强度高、耐腐蚀性能好以及价格低廉的优势而引起的。
1.2使用范围
近年来的社会发展中，随着人们对于各种建筑结构施工要求的不断提高，其施工质量和施工技术也得到了人们的高度重视和关注。就目前的社会发展而言，这种材料已成为目前土木工程和岩土工程施工的关键所在。尤其是在水利工程的基层施工中，其主要使用者防渗墙结构、坝体结构和渠道衬砌施工之中。同时，伴随着节能、环保和可持续发展社会观念的提出，这种材料在施工中由于其节能环保优势好而得到得到人们的关注与重视。我国作为一个农业大国，在改革开放的多年时间里，由于水利工程整体性和抗渗性不科学而造成了施工质量和施工效益影响，更是造成严重的水资源浪费现象。因此，在目前的水利工程建设中，各种新材料的应用受到人们的重视，而土工符合材料也得到人们的关注。
2.土工合成材料施工技术
土工合成材料的应用是出自于岩土工程建设的一种新型材料体系，其在水利工程建设中发挥着不可忽视的作用与意义，同时其在应用的过程中不仅是在各种基础结构之中的应用，同时更是广泛的应用在各种主体结构施工模式。而且在施工的过程中，由于施工材料的不同而对于工程的设计原理、物料使用量的计算以及施工工艺等方面都提出了新的认识和要求。防渗土工合成料作为目前最为常见的一种，其在目前工程施工中得到了人们的重视，同时对于施工方法的研究也成为我们关注的重点。下面就施工中存在的各方面要求进行了系统、深入的总结和研究。
2.1坡面铺膜防渗
在目前的土工合成材料施工的过程中，坡面铺膜是最为常见的工程模式，其在施工的过程中，施工技术和施工体系是最为关键的模式。就当前的就当前的水利工程施工而言，其多数工程项目都是以土石坝为主的坝体结构模式，这种施工方式的选用对于整个工程的施工而言极为关键，同时在施工的过程中还需要对焊接工艺进行系统控制。焊接技术的应用直接决定着焊接工程质量，同时也决定着整个工程的施工效益要求。因此，在施工的过程中复合土工膜的施工极为关键和重要。
2.2堤身削坡与堤脚开挖
堤身削坡和堤脚开挖可采用人工配合机械施工，堤身按设计要求进行削坡，使其坡度达到设计标准，削坡后仔细清面，尽可能将坡面清理干净，整体上满足平整度要求，堤身堤顶分别开挖止滑槽。堤脚基础按设计断面开挖，达到相对不透水层后再向下开挖1m，宽1m深的沟槽，并清理开挖断面，同时做好基坑排水及基坑边坡稳定工作。完成以上工作后，施工和测量人员再进行堤坡规格检查，并做好实地施工记录和填写堤坡工程验收单，请监理工程师验收签证后，即可铺膜。
2.3施工铺设复合土工膜
在进行坝体土工膜铺设时，可以是顺坝轴方向铺设，最好是垂直坝轴线铺设。但是为了减少焊缝的长度，通常采用顺坝坡铺方案。对于高坝来讲，土工膜铺设通常采用坝上部分垂直坝轴线来铺设，不但能满足应力最小要求，也能满足焊缝少的特点；坝底可采用顺坝铺设，以减少焊缝。复合土工膜铺设时，要按设计及规范要求，从堤顶铺到坡底基槽，并埋入相对不透水层。铺设完毕后，应尽快回填堤脚和上部护坡，以避免开挖断面局部土质差而产生滑坡，铺膜时，注意张驰适度，避免应力集中和人为损伤，要求土工膜与地基结合面务必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皱。
3.渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题
防渗土工合成材料在工程施工中经常出现的问题有：经常遭受石块或其他尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支撑，在承受水压力和土压力时易于被鼓破；薄膜受到下层气体或液体的顶托产生应力集中导致破坏；铺设在支撑土与混凝土面板之间的土工薄膜由于受到温度、重力、土移、浪击和水位变化等因素的影响，可能引起界面滑动，使土工薄膜产生过度拉伸、撕裂或擦伤；在斜面上用土或混凝土面板保护土工薄膜，当水位骤降时，土体中的孔隙水压力和库水位失去平衡而造成失稳滑动。只要按照施工规范和施工组织设计施工，确保施工质量，就可避免或减少类似问题的出现。
篇7
关键词：土工合成材料；公路工程；软基；技术措施；质量
中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）06-0190-01
1 工程概况
某公路线路穿过鱼塘、稻田、芦苇湿地、虾池，地下水位高，地基为软弱土，地基承载力低无法满足设计及施工要求。经研究采用土工合成材料处理公路工程软基。
2 材料方法及原理
（1）合成材料法：在合成材料没有问世之前，最初在处理浅层软土地基时，在软土地基上铺设一层砂，称之为砂垫层，然后在其上铺筑路堤，或挖出部分软土，进行换填材料。在路堤填土和软土之间的砂砾垫层，可起到排水作用，其厚度一般为50cm。或者在软土层上，也可挖去一部分软土，再换填上砂垫层，以起到持力层作用。砂砾垫层横断面，一般为梯形，为减少砂砾垫层用量，亦可做三角形、梯形，甚至做成砂窗格式砂砾垫层以节省材料。用于砂垫层材料，宜采用无杂物的中、粗砂，含泥量应小于3％；也可采用天然级配砂砾料，其最大粒径应小于50mm，砾石强度不低于四级（即洛杉矶法磨耗率小于60％）。砂垫层应比路基边脚宽出500-1000mm，两侧宜用片石护砌，或采用其他方式防护。铺筑时应分层铺筑分层碾压，避免粒料离析，以达到规定的压实度。然而，随着土工材料问世，砂砾垫层和土工格栅、土工布联合应用，在处理浅层地基上，收到良好的效果，得到了广泛的应用。土工材料作为一种新材料问世，使软土地层处理技术迈上一个新台阶。土工材料不是一种单独承重材料，它必须与传统的处理方法相结合，才能收到事半功倍的效果。特别是土工格栅、加筋带、土工布等产品，它们与砂垫层、路基填筑联合作用，才能在提高路堤强度和稳定性方面发挥重要作用。
（2）格栅材料法：在公路上，无论处理浅层软土地基，还是深层软土地基时，都广泛使用土工格栅材料。这种材料是在挤压制成的塑料板材上，成排的冲上孔洞，然后，采取单向或双向拉伸。单向拉伸制成椭圆形孔和单向肋条，则为单向拉伸格栅。双向拉伸成为正方圆角形孔和双向肋条，称为双向拉伸格栅。经过冲孔的塑料板，经过拉拔作用使聚合物分子重新排列，加强了分子之间的联结力，提高了材料抗拉强度5―10倍。为此，用聚烯烃套把芯材纤维套上，组成筋带并拉紧产生预应力，又提高了其抗拉强度，把两组这样的筋带用在交叉处熔接上，组成筋带格栅，或称经编粘焊土工格栅。土工格栅根据制作材料不同，有单向塑料土工格栅、单向钢塑土工格栅、玻璃纤维和涤纶土工格栅。无论哪种土工格栅埋在土和砂中，作为路堤加筋带，土和砂嵌入土工格栅的孔眼中，比土工织物与土砂之间摩擦系数增大80％―90％，能显著地提高路堤整体强度和稳定性。
（3）钢塑复合土工格栅：钢塑复合土工格栅，以钢丝（或其他纤维），经特殊处理，与聚乙烯（PE），并添加其他助剂，通过挤出使之成为复合型抗拉条带，且表面有粗糙压纹。由此单带纵、横按一定间距编织或夹合排列，采用特殊强化粘接的熔焊技术焊接其交接点而成为加筋土工格栅。由钢塑复合拉筋带，按平面经纬成直角，经超声波焊接成型的土工合成材料。由于其抗拉强度大、延伸率低（小于3％）、蠕变小，对土体有较强的嵌锁、咬合作用，它能有效地对软土地基和陡坡路堤进行处理，约束土体的侧向位移，克服土体的不均匀沉降，极大程度地增强地基的承载能力，提高基础的整体性能。适用于各种情况下的地基加固增强措施。
（4）土工合成材料作用机理：在砂垫层中间，铺设一层具有一定强度的土工合成材料，进而使土工合成材料与砂垫层组成的复合体能承受较大拉力，增加了地基土的抗剪强度，提高了路堤的稳定性，同时复合体具有一定的刚度，使上部荷载得到有效地调整，减少土体各部位的沉降差异、提高路堤受力均匀度。由于土工格栅和砂砾垫层组成的复合整体，能承受较大拉力，地基受力变小而均匀，不仅减少了路堤不均匀沉降，而且还可减少地基的总沉降，适应路堤的快速填筑，而荷载的迅速增加，加快了软土的固结作用，从而使沉降加快，减少后期沉降，形成一种良性循环。
3 公路软土地基处理模式
土工合成材料在公路、铁路、水利工程上都得到了广泛应用。公路路基和港口工程规范中规定了其应用方法和技术要求。目前，是用于加固路堤的常见土工材料。土工合成材料属于高分子聚合物，也就是说是有机化合物，用其制成的土工材料，已广泛用作强化路基和路面强度，提高路堤和边坡稳定材料，用作过滤层、排水、防渗、隔离、加筋、防护等方面，收到了显著的经济和社会效益。在处理浅层软土地基时，时常在砂砾垫层上可铺一层土工布，砂砾垫层厚度可减薄到30cm，当地表层为软土时，则先铺土工布后，再铺砂垫层、土工格栅、再铺筑上砂垫层，土工格栅加强了砂垫层整体作用。当表层为非软土时，则先铺砂垫层，后铺土工布，其应用非常灵活。土工布起到过滤作用，土工格栅起到整体作用。公路在处理软土地基时，当软土地层位于地表层，且厚度不大时，按以下一般模式进行处理。
（1）第一种处理模式：砂砾垫层+土工格栅+砂砾垫层。
（砂砾垫层+土工格栅+砂砾垫层）+堆载和超载预压
上述处理模式，适宜一般的、而且比较薄的软土地层处理。当软土地层比较厚，且不超过3m，再辅以堆载和超载预压，加快软土地基固结，加快路堤沉降速度，减少工后沉降量。（2）盐池、鱼塘、泥沼处理方式。
盐池、鱼塘、泥沼甚至稻田地段，虽然地基软弱，但是软土地层位于地表，且厚度小于3m，一般采用采取以下处理模式：
抛填片石+（砂砾垫层+土工格栅+砂砾垫层）+堆载和超载预压
即先抛填片石，辅以重型甚至强夯方式，将片石强行挤入到硬土层上，然后，铺筑砂砾垫层+土工格栅+砂砾垫层，通过预压加速路堤沉降，以达到工后路基稳定的目的。预压法适用处理淤泥、淤泥黏性土和冲填土等饱和黏性土地基。
4 不良地基公路施工技术措施
（1）施工放样:施工前放出线路中心桩、原地面高程、路基边线路基坡脚加宽0.5m，并撒出白灰线，控制铺筑土工格栅的宽度。
（2）土工格栅铺设:第一层砂垫层碾压完毕后，经监理工程师检验合格后铺设土工格栅。施工用的土工格栅为双向钢塑土工格栅，土工格栅的屈服力、伸长率及外形尺寸，符合设计要求，其存放、运输满足规范规定。铺设土工格栅前，应将场地平整好，清除碎块石等坚硬凸出物。铺设时，应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向，网与网之间搭接20cm，横向搭接30cm，并在接头上每隔2m钉一枚钉，使一幅格栅网形成一个整体。土工格栅上第一层填料摊铺压实时，采用轻型推土机或装载机碾压。当填料填筑厚度大于60cm后，才能采用重型压路机。一切车辆、施工机械只容许沿路堤轴线方向行驶。填筑时沿土工格栅两侧边缘轻卸填料，形成施工便道，再由两侧向中心平行于路堤中心对称填筑。
（3）施工主要技术控制措施：距离土工格栅8cm以内的路堤填料，其最大粒径不得超过6cm。用人工配合平地机和压路机整平铺设土工格栅的路基表面，确保路基表面平整度小于10mm，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物，以免对土工格栅造成损害。土工格栅铺设过程中，在有褶皱的地方用人工拉紧，必要时采用插钉等措施固定土工格栅于填土层表面。土工格栅摊铺以后，立即进行路基填筑，避免在阳光下长时间直接曝晒。一般情况下间隔时间不应超过48h；路基填筑过程中，严禁将石料直接抛落于土工格栅上，严禁机械设备直接在土工格栅上进行作业。路基填料应分层摊铺、分层碾压，所选填料及压实标准，应达到设计和规范要求。砂垫层的材料为中砂及粗砂，含泥量不大于3％，砂垫层的宽度要适当大于路堤底宽，一般两侧各宽出0.5m左右，以防止在施工过程中由于施工机械的破坏影响垫层的有效作用。砂垫层施工时，要将砂加密到设计要求的密实度（95％），加密的方法有平振、夯实、插振、碾压法等。砂垫层要无明显粗、细粒料分离，最大粒径不宜大于5cm。
5 结语
公路工程中软基有极大的危害性，如果不处理或处理不当，就会造成地基失稳，对道路成不同程度的危害，具体施工还要根据工地的实际情况来选用，有时几种方法可以交替或一起使用。
篇8
1.1国内外研究现状
国外对碳纤维复合材料的研究起步比较早。结合研究需要成立了相应的碳纤维复合材料研究协会，制订了相应的测量标准、实施规范、检测标准、施工规程等，制订了研究发展方向，加大经碳纤维复合材料再实际中的应用研究，经过多年的研究，目前国外发达国家已经有较为成熟的碳纤维复合材料理论、研究体系和研究成果，并且通过实验性应用获得了第一手资料，通过大量实验已经有了一定的应用实例。目前由于碳纤维复合材料特有的可根据工程需要加工成各种织物材料，满足工程需要，而且织物表现出很高的强度的特点，因此碳纤维复合材料大量应用在房屋建筑工程的加固工程中、桥梁工程等的加固、维修和保养上。从研究现状来看，我国对碳纤维复合材料的研究起步比较晚，缺少系统化、本土化的研究体系，主要理论和研究标准、方法借鉴先进国家的研究成果，缺少实际使用经验的搜集和整理，施工规范上过于依赖国外成熟经验，缺少本土化的实践经验和研究体系，研究方向主要集中碳纤维增强聚合物片材加固和修复钢筋混凝土结构，而且应用也比较成熟。例如采用碳纤维增强聚合物片材对上海财经大学24m跨度的木结构进行加固，采用碳纤维布对天安门城楼上的大型木柱进行加固[1]；等等。单丽萍《碳纤维布在建筑结构加固中的施工措施浅析》（民营科技2012.8）研究指出，碳纤维增强聚合物加固技术是一种新型高效的土木工程加固修复技术，具有质量轻、强度高强、施工简单等优点。并对碳纤维布在加固和维护建筑结构中的施工措施进行分析，之处随着对新材料碳纤维(CFRP)的研究的深入，用CFRP取代钢板作为外贴对建筑物进行加固是一种必然趋势。并现针对碳纤维加固的原理、依据、前提进行了探讨，并对施工工艺进行了简要的论述。张勇《CFRP加固混凝土梁的冻融试验研究》（河北建筑工程学院学报2012.1），碳纤维(CFRP)虽然在加固工程中已得到广泛应用，但其长期的加固性能尚未得到证实。尤其在我国北方较寒冷地区，因此研究冻融循环对碳纤维加固的混凝土构件的影响。试验研究显示碳纤维基本能够满足寒冷地区的加固要求。舒亚《码头改造工程中碳纤维加固技术的运用》（水利建设与管理2014.3）一文中研究指出：伴随着材料研究的深入，混凝土结构的加固技术也日益提高，结合工程实例，阐述在码头改造工程中如何将碳纤维加固技术运用到水工结构物的主要受力构件，为码头水工结构物的加固修复带来新的举措，保障了码头水工建筑物的安全。整体上来说，碳纤维复合材料在土木工程中的使用研究目前基本集中在混凝土结构的修复和加固上，相信随着研究的深入，碳纤维加固技术在土木工程结构的运用日益广泛。
1.2最新研究进展和趋势
日本开发研制成功一种带有铝合金接头碳纤维聚合卷管。研究发现这种聚合卷管具有高效的结构体系，在实际应用中可以获得特殊的建筑效果[1]。也有学者提出利用碳纤维优良的导电性，通过相应手段监测碳纤维复合材料加固部位导电性能的变化情况，实现对对土木建筑物或桥梁等的无创口健康监测和诊断，而目前利用碳纤维优良的导电性，实现对建筑结构的实时监测应用研究不多，郑立霞《局部叠层碳纤维水泥基材料的应变电阻效应研究》（四川大学学报(工程科学版)2011.2）研究指出利用不同将碳纤维所具有的特有的导电特性，将不同碳纤维取代钢筋加入普通混凝土中，普通混凝土便成为具有自诊断功能特性的智能混凝土。利用这些功能特性可望实现土木工程结构和基础设施的健康监测。并通过实验研究局部叠层碳纤维取代钢筋形成的三点弯曲梁在单调和循环拉应力作用下电阻的变化规律，分析了局部叠层碳纤维水泥基材料的应变-电阻效应，在此基础上进行横向对比，实验结果表明，局部叠层碳纤维水泥基材料的应变灵敏系数是连续碳纤维水泥基材料应变灵敏系数的近23倍，但稳定性要差一些；局部叠层碳纤维水泥基材料的电阻和拉伸应变成正比例，因此利用这一特性把可望把局部叠层碳纤维用于土木工程，便于实现在结构和基础设施的健康监测。
2碳纤维复合材料在构件承载力不足的情况下的应用
虽然在土木工程施工过程中在施工阶段，从上到下有严格的施工规范和要求，但是实际过程中却常常存在由于施工管理不严、施工人员能力缺陷、致使施工质量不能达到要求，特别是混凝土构件承载力不足导致在建工程或建成工程使用时在安全隐患，存在一定的潜在质量风险，可能导致伤害事故的发生，在这种情况下，如何在不拆除现有混凝土结构的条件下对混凝土构件进行范围内的加固和修复是要解决的问题，使用碳纤维复合材料为主要原料的纤维增强聚合布进行加固，可以在不毁坏现有结构的基础上，使混凝土结构得到理想的增补效果。加上纤维增强聚合布施工过程中无需任何重型机械，施工空间不受限制的优点，因此在维护和加固现有建筑中得到大量应用。
2.1碳纤维复合材料在民用建筑加固方面的应用
由于碳纤维增强聚合布的材料性能的特点，碳纤维增强聚合布大量应用在民用建筑中，如梁、板、柱、顶、梁腹裂缝发展过大的构件加固中。碳纤维增强聚合布加固可有效控制裂缝的发展。在使用碳纤维复合材料对不同部位进行加固时，操作手段、方法有一定差异。目前通常使用碳纤维布对钢筋混凝土裂缝等进行加固时首先选取合适粘合剂，以免造成粘合不紧密，加固效果差，在此基础上注意粘贴在混凝土裂缝处。在对钢筋混凝土抗弯构件进行加固时，通常采用特殊粘合剂将碳纤维布粘贴于混凝土构件强力受拉区，通过碳纤维布增加受拉区域强度，实现碳纤维布分担工程结构中混凝土钢筋的承受拉力，提高混凝土构件的抗弯承载力和受拉承载力。碳纤维复合材料加固损伤的受弯构件时，结果表明，通过碳纤维布的加固，检验结果显示，加固部位刚度恢复非常显著，加固部位强度和加固量、损伤程度具有一定关系，通过加固，两者都有不同程度的改善提高。在工程中使用碳纤维复合材料进行抗剪力加固时，一般要求将碳纤维复合材料粘贴于加固构件的受剪力区，力求形成整体的拉力，促使碳纤维复合材料的作用类似于箍筋，从而形成一定的加固力量，有效控制混凝土结构裂缝的进一步发展。目前研究结果表明，理论上推算碳纤维复合材料的随着外界条件变化应变发展比较缓慢，在实践中用于加固混凝土构件时，碳纤维复合材料达到的最大应变值比较小。在加固混凝土构件屈服后，碳纤维复合材料逐渐取代混凝土构件箍筋的作用逐，从而有效提高构件抗剪承载力，碳纤维复合材料对工程质量提高程度与加固方式、加固量、带间距及粘贴层数密切相关。因此实践中使用碳纤维复合材料对一定的混凝土结构进行维修和加固时，要区别对待，不同位置、强度的部件进行加强所需粘贴量不同，过多过少都不利于加固效果的最优化，如粘贴过量碳纤维增强聚合布，可能会导致不能充分的发挥碳纤维增强聚合布的优势。由于碳纤维增强聚合布的可设计性的优势它与所加固构建之间粘贴比较紧密，可以在不改变现有建筑外观形状的基础上进行整体加固，因此在一些对整体构件加固质量要求比较高，碳纤维聚合布在得到大量应用，如对历史建筑的抢救、保护和维护和原有建筑，同时构件的整体抗震性能得到提高。
2.2桥梁建设加固方面碳纤维复合材料的应用
由于碳纤维复合材料的使用特点，碳纤维增强聚合布可以应用在桥梁加固方面。如磨损、裂缝、局部塌陷的桥面，可以在保持现有混凝土构件的情况下，通过适当修补后加贴碳纤维增强聚合布，从而提高桥面坚固程度和增加使用寿命，如一般采用将碳纤维增强聚合布粘贴于桥面板下面，在提高桥面整体平整的基础上可以增强桥面板的抗弯及抗剪能力，延长桥梁使用寿命，目前碳纤维复合材料在桥梁建设方面的用途主要有两类，现有桥梁的加固方面和新桥梁的建设使用。在桥梁加固方面碳纤维复合材料主要用于混凝土桥梁的基本构件、节点、裂缝受弯构件、抗弯构件等的加固，加固的目的主要是提高桥梁的面板、构件的抗弯、受弯、抗剪、轴向抗压承载力等，桥梁建设加固方面碳纤维复合材料的应用在国外应用广泛，我国在这方面的工程实践是在引进吸收国外先进经验的基础上，结合我国桥梁工程和新材料发展状况，2003年7月对1971年建成的“宝成桥”进行了加固维修。提高了大桥承载强度，同时对大桥基本构件提供了抗裂防腐的保护作用[2-5]。但是碳纤维增强聚合布加固混凝土桥柱、桥梁时，应注意原有混凝土构件横向膨胀性能促使外包碳纤维增强聚合布的局部环向刚度增大，导致混凝土原有构件的脆性破坏，因此在应用碳纤维增强聚合布维修桥梁加固混凝土柱时要注意完全粘贴整个构件。
3结论和建议
篇9
1958年，我国因钢材短缺，曾探索过用GFRP筋代替钢筋的研究。20世纪七八十年代，FRP在结构工程中的应用与研究逐渐增多。1972年在云南建造了一座直径为44m的球形GFRP雷达天线罩。1982年在北京密云建成了跨径20.7mGFRP简支蜂窝箱梁公路桥，设计荷载等级为汽-15、挂-80，并进行了现场荷载试验，这是国际上第一座GFRP公路桥。此后，FRP材料，尤其是价格比较便宜的GFRP，在工结构程中应用的范围越来越广。但是这些应用大多数都是附属性、临时性的构件，FRP材料的优越性能没有得到充分发挥，即使用FRP作为结构材料也都是尝试性的，没有形成规模。同时，多数的土木结构工程师不了解FRP材料性能和设计方法，大大限制了它在土木工程结构中的应用和推广。
2FRP复合材料在土木工程中的实践效果
2.1用于结构加固
我国对FRP加固技术的研究始于1997年，中冶建筑研究总院有限公司(国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心)于1997年10月进行了国内首批外贴碳纤维布加固梁试验。随后在短短几年中，外贴FRP片材加固技术已成为全国土木建筑行业研究和应用的热点，很快为市场所接受，而市场的扩大使材料的成本大幅下降，这为FRP材料在建筑中的应用发展提供了更大的可能，在我国已迅速发展成为建筑结构补强加固的主要技术。至2012年，国内从事FRP试验研究及技术开发的科研单位几十所，用于土木建筑行业中的碳纤维制品生产销售的厂家几十个，从事于碳纤维加固补强的专业公司上百个，已经形成了相当大的研发、生产、设计、应用的社会群体。目前FRP材料在土木建筑中的应用以加固钢筋混凝土结构为主，加固的形式又以外贴FRP片材为主，但FRP技术在砌体结构、钢结构、木结构中的应用，以及采用FRP筋材、网格材、预应力FRP片材加固技术的应用已有很多，新的应用形式、新的产品、新的规范规程的研究正在世界各地广泛开展。
2.2FRP筋在新建结构中代替钢筋
传统钢筋混凝土结构中配置非预应力和预应力钢筋，在处于恶劣环境条件时，如干湿交替、化学介质等作用下，极易引起钢筋的腐蚀，严重影响结构的耐久性和适用性，甚至导致结构承载能力的降低。相比之下，防腐性能好、粘结性能与钢筋相差不多且抗拉强度高的FRP筋成为代替钢筋的一个较好选择。20世纪80年代初开始，FRP筋逐渐大量应用于有特殊性能要求的结构物中代替钢筋，如有磁共振医疗设备的建筑及海堤、工业厂房屋面板等受严重化学侵蚀的结构物中。1985年，美国SanAntonio医院大楼的MRI设备的桩、柱和梁中均采用了GFRP筋。1986年，SanAntonio的大学建筑中的边墙和钢筋混凝土梁中配置了GFRP筋。FRP筋的另一个应用对象是岩土工程，目前已用于因潮汐变化等干湿交替的挡土墙、地基锚杆及地铁沉井等工程中。
2.3FRP结构及组合结构
由于FRP材料具有高强、轻质、耐腐蚀等优点，FRP结构和FRP组合结构的应用也日益受到工程界的重视。
（1）早期试验性的FRP结构
20世纪60年代，英国已开始生产GFRP复合材料的屋盖结构，运往中东和北非建造使用，1968年一个采用GFRP夹心板与铝质骨架的圆顶结构建于利比亚Bengazhi；1972年阿联酋的Dubai国际机场，采用GFRP伞状屋顶。20世纪70年代及80年代初期，英国的一些建筑采用了GFRP作为除梁柱以外的承重或半承重构件。1974年，第一个全复合材料建筑在英国Lancashire落成，外形为三棱锥体组成的空间结构。早期的FRP结构，大多带有一定的试验性质，尚未在土木工程中形成规模。
（2）桥梁工程中的FRP结构构件
随着FRP生产技术和产品形式的迅速发展，FRP结构在桥梁工程中得到迅速发展。英国、瑞士、丹麦、日本、美国及中国等国家，均成功建造了一系列全FRP结构的人行天桥。同时，FRP结构也被应用于承受较大反复动载的公路桥梁中。1982年，我国在北京密云建成了一座跨径为20.7m的GFRP蜂窝箱梁公路桥。1994年，英国建造的BondMill桥采用GFRP拉挤型材组合而成，是一座可通过40t卡车的活动桥。1996年，美国堪萨斯州Russell架起了第一座采用FRP桥面板的公路桥。此后不到十年的时间里，采用FRP桥面板的中小型桥梁在美国已有数十座。FRP桥面板还被用于替换老化的混凝土桥面板。此外，FRP索还可替代钢索用于斜拉桥和悬索桥。
3FRP复合材料在土木工程中的实践展望
篇10
关键词：装饰工程, 涂料色彩, 应用
中图分类号： TU238 文献标识码： A 文章编号：
前言：
建筑涂料是涂料的重要品种之一, 它借助特定的施工方法,涂覆于建筑物表面, 并形成牢固附着的连续薄膜, 对建筑物起装饰和保护作用。建筑涂料色彩丰富、质感逼真、装饰典雅, 并具有自重轻、工期短、工效高、成本低、施工简单、维修方便等优点, 是重要的建筑装饰材料之一。在城市建筑飞速发展和人们对居住环境要求日益提高的今天, 色彩对于建筑装饰工程的重要作用,已越来越受到人们的重视。
在中国建筑涂料市场日益发展成熟的今天, 涂料的作用还仅仅停留在功能方面, 仅仅是为了保护和装饰墙面或家具表层。而国外的油漆市场已发展到注重色彩的运用, 追求家居享受等更高层面的消费, 随着人们对涂料装饰功能需求的日益增长, 涂料的色彩将在中国发展成为一种流行时尚。
色彩的效应
随着审美水平的提高, 人们对环境的要求越来越高, 对色彩的要求也越来越讲究, 现在的涂料摆脱了传统的单调, 以丰富多彩的色彩面貌出现在设计中, 不同色系列的涂料被人们用在不同空间营造着不同的气氛。
色彩的效应是一个很广泛的概念, 它是建筑装饰中涂料色彩配置心理效应的反映。所谓色彩的心理效应, 也就是色彩给人的视觉效果。色彩的心理效应亦受地域传统文化和人文文化的差异而有所不同, 在色彩的配置应用上也存在着差异。涂料色彩的心理效应是相当明显的。
一般而言, 冷色调的色彩会产生一种宁静深沉的气氛, 而暖色调则会营造出热情奔放的效果。对于建筑物的外墙来说, 明亮的暖色调会使人感觉到建筑物的雄伟高大, 活泼前卫; 温馨的暖色, 赋予建筑人格化的特征。而偏深的冷色调会使人感觉到建筑物的古朴与稳重。对于内墙而言, 可根据不同的功能、用途及使用者的特点爱好, 选用不同的涂料色彩搭配来表示其整体效果。如白色, 使人感到明快、洁净、朴实和纯真; 黄色, 让人感到活泼、柔和、尊贵;绿色, 让人感到健康、宁静、清新; 蓝色, 让人感到深沉、柔和、广阔;而紫色, 让人感到富贵、壮丽和神秘。
不同涂料的色彩使人们做出不同的主观反映, 并产生不同行为, 可以说使用合理的涂料色彩会成为有益健康的营养剂, 反之会变成损害健康的毒素 ; 暖色调主要包括红、黄、橙等系列。它们让人联想到火、太阳等暖洋洋的物体, 会使人感到温暖。
1. 红色: 使人兴奋, 血压升高、心率加快, 能激发亲密的情感活力和激情, 但也易使人焦虑和疲劳, 因此, 多用在饭店或家中的餐厅, 不宜用在卧室和其他休息空间。
2. 橙色: 并有助于钙的吸收, 它充满活力但比红色少一些夸张和激情, 更令人感到亲切和友好, 多用于儿童房间或娱乐运动场所, 也可用于客厅和厨房, 但不宜用于卧室和书房。
3. 黄色: 有很强的视觉冲击力, 刺激神经和消化系统, 但黄色太强烈会使人产生焦虑感和不稳定感, 不宜过多的用在休息场合和公共场所。
冷色调主要包括蓝色、绿色、紫色及中间色, 冷色使人想起海洋、绿地, 有平和、放松、宁静和凉爽之感。
1. 绿色: 令人想起美丽的原野, 可以令人平静, 并对疲劳和消极情绪有一定克制作用, 在学校、医院和工作环境中应用较多.
2. 蓝色: 可调节人体平衡, 消除紧张情绪, 蓝色环境使人感到优雅宁静, 用在卧室可以有助于安神、睡眠, 因此多用于休息场合.
3. 紫色: 对运动神经和心脏有一定压抑作用, 有宁静、高贵、浪漫的感觉, 可用在酒吧、茶座和游戏室等场合。墙壁色彩的选择还受到空间大小高低、光线变化、房屋朝向和季节的影响, 但掌握涂料基本的色彩心理效果, 对于涂料的选择有重要的指导作用, 选择适当色彩的涂料对人们日常健康有重要的意义。
色彩的配置要求
色彩配置的要求和特点是以使用功能与精神功能为出发点,以色彩与光照相统一、色彩与质地相统一、色彩与环境相统一为原则。就住宅色彩配置来说, 客厅因其具有会客、休闲和娱乐等多种使用功能, 色彩配置多采用中性色彩( 如灰白、浅米黄、浅灰绿等) , 以避免强烈的个性特点; 也可根据自己的个性、工作和对客厅的功能要求选择色彩, 并根据空间大小特点与色彩相协调,一般小空间客厅多选用淡雅的色调, 面积宽裕的空间可选用较深色调( 如红褐、中黄、灰绿等) 。比如餐厅的色彩对人们的就餐心理影响很大, 其色彩配置就因个人性格和爱好不同而存在较大差异, 但总体上应以明快为主, 较适用的是黄色和橙色及相同的姊妹色, 这两种色彩不仅给人以温馨感, 而且有刺激食欲的功效, 能提高进餐者的兴趣。
建筑装饰工程涂料色彩的应用
色彩应用是建筑装饰工程的重要组成部分。色彩的应用技巧其实也就是色彩的搭配技巧。当将涂料作为建筑主要装饰材料时, 应将涂料和其他装饰材料作为一个色彩组合来处理, 了解不同装饰材料本身的特点, 考虑它们彼此之间的相互作用, 色彩的和谐统一, 相对建筑空间的情高和气氛, 色彩对调节视觉空间的作用等问题, 也必须考虑到在自然光的作用或灯光作用下, 涂料色彩会怎样变化的问题.无论是高楼大厦、乡间别墅、公共设施, 还是家居装饰, 色彩的正确合理运用将演绎出了无限的遐想空间, 给人带来内外皆美的享受, 创造生活的无限惬意。通常, 建筑室内装饰工程相比于室外装饰工程而言, 其选择的方式也各有不同。
室内装饰工程涂料色彩的应用
就室内装饰工程而言, 涂料色彩的应用更有讲究。尽管家庭居室装饰采用塑料壁纸, 各种墙布的日见增多, 但绝大多数家庭仍保留着居室粉刷涂料的习惯。室内涂料的色彩选择至关重要。一般说来室内墙壁的色彩构成了装饰的色彩基调, 色彩可创造和改善室内装饰的气氛和格调。朝北的居室房间, 因为一年四季晒不到太阳温度较低. 因此最好刷一层暖色。家庭人口比较少屋内冷清的。最好刷成淡淡的红色或黄色, 这样就会感到房间里暖和一些, 同时还会有一种愉快、舒适的感觉。东西朝向的房间, 夏天往往被太阳晒得火热, 墉壁千万不能刷成桔黄色或淡红等暖色, 而应刷上冷色涂料, 如淡淡的绿色或蓝色。朝南的居室房间一般冬暖夏凉墙壁涂料比较好配, 用淡绿或桔黄、奶油色均可。可由各人的爱好自由选择。如果房间小, 想让它看上去大一些或者天花板太低想让它感觉上高一些。不妨刷成淡蓝色或天蓝色。居室内墙壁涂料的颜色还应当与室外的环境和季节相宜。
2. 室外装饰工程涂料色彩的应用
就室外装饰工程而言, 要根据各建筑物外观( 形状、大小、高低) 、风格、功能等因素及周边环境的协调而加以综合考虑, 即考虑色彩的心理效应和环境效应。如上海商城大酒店, 在简洁、规整的建筑物上涂以绿灰色, 显得高大雄伟, 大厅中几根涂上深红色的立柱, 更使上海商城大酒店增添了沉稳、厚实的感觉。正因为表面装饰材料质感与色彩不同, 互相搭配后, 每一种材料在发挥自身色彩特点的同时, 又与其他材料在同一空间或不同空间中互相作用, 折射出不同的色彩效果。合理搭配的颜色, 在突出建筑物个性方面起着重要作用。
参考文献：
