土木工程论文.doc
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1、土木工程材料在环境工程中的应用和发展吴承丽北京化工大学 环实1001摘要:混凝土,建筑钢材等土木工程材料广泛应用于土建工程与环境工程中。是土木工程材料的重要部分,在土建和环境工程中有着重要的地位。关键词:土木工程;环境工程;材料;混凝土;建筑钢材;绿色建材引言 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动;也指工程建设的对象,即建造在地上或地下、陆上或水中 ,直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施,例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、和排水以及防护工程等。1 土木工程材料概述1.1
2、 土木工程材料的定义 土木工程材料有广义和狭义之分,广义指建造建筑物和构筑物的所有材料,包括使用的各种原材料、半成品、成品等的总称, 如粘土,生石灰,混凝土等;狭义指直接构成建筑物和构筑物实体的材料,如混凝土、水泥、钢筋、粘土砖、玻璃等。 对于土木工程材料必须满足两个基本要求:满足建筑物和构筑物本身的技术性能要求,保证能正常使用;在其使用过程中,能抵御周围环境的影响与有害介质的侵蚀,保证建筑物和构筑物的合理使用寿命,同时也不能对周围环境产生危害。 1.2 土木工程材料的分类根据土木工程材料在建筑物中的部位或使用性能,大体可分为建筑结构材料、墙体材料、建筑功能材料三大类。按材料来源分类 根据材料
3、来源,可分为天然材料与人造材料。而人造材料又可按冶金、窑业(水泥、玻璃、陶瓷等)、石油化工等材料制造部门来分类。 一般把各种分类方法经适当组合后对材料种类进行划分,如装饰砂浆、沥青防水材料等。1.3 土木工程材料在土建工程中的地位土木工程材料在土木建筑工程中有着举足轻重的地位。 首先,土木工程材料是一切土木工程的物质基础,土木工程材料与建筑、结构和施工之间存在着相互依存、相互促进的密切关系,建筑物和构筑物的功能和使用寿命在很大程度上由土木工程材料的性能决定,土建工程的质量,主要取决于材料的质量控制,建筑物和构筑物的可靠度评价,相当程度地依存于材料的可靠度评价1.4 土木工程与环境工程的关系 从
4、环境工程学发展的现状来看,其基本内容主要有大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物的处理和利用、环境污染综合防治、环境系统工程等几个方面。土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动;也指工程建设的对象,即建造在地上或地下、陆上或水中 ,直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施,例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。 因此,土木工程与环境工程息息相关,尤其在某些环境治理及污染防御起到基础作用,如给水排水工程,地下水地表水的污染治理,造
5、林和城市绿化,隔声屏障(墙,土丘)的建立,用厚度的铅板或混凝土等封闭放射性物质等。2 土木工程材料在环境工程中的应用2.1混凝土2.1.1概述 混凝土是由胶凝材料(如水泥、沥青、水玻璃、石膏等)、粒状材料、水及其他外加剂按照适当的比例配制而成的。混凝土按用途分为结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等 。2.1.2混凝土的特点 1、原料丰富,价格低廉:混凝土中80%以上的是砂、石子,资源十分丰富。 2、良好的可塑性:利用模板可以制成任何形状、尺寸的构件; 3、性能可以调整:改变组成材料的品种和数量,可以制成不同性质的混凝土,
6、以满足工程上的不同要求,也可以用钢筋增强,组成复合材料(钢筋混凝土),以弥补其抗拉抗折强度低的特点,满足各种结构工程的需要。 4、良好的耐久性:有抗冻、抗渗、抗风化、抗腐蚀等性能,比钢材、木材更耐久。 5、对环保有利:混凝土掺合料可以充分利用工业废料,如矿渣、粉煤灰等代替部分水泥,降低环境污染。 2.1.3混凝土的主要技术性能 混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等2.1.4混凝土的发展前景混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。按预定性能设计和制作混凝土,研制轻质,高强度,多功能的混凝土新品种。利用现代新技术、大力发展新工艺、新设备;广泛利用工业废渣作原
7、材料等,都是今后需要不断解决的课题。在土木工程中,应用最广泛的是水泥混凝土:以水泥为胶凝材料,以砂、石为骨料,加水及适量外加剂拌制成的混合物,经过一定时间硬化而成的水泥混凝土(简称普通混凝土)。普通砼应用于房屋建筑,厂房,公路,桥梁及海港码头等等工程中。随着我国经济社会的不断发展进步,环境工程的建设步伐加快。在高速发展的建筑行业方面,环境工程也是一个衡量城市建设好坏的重要标准。包括城市建设当中的生活污水和垃圾处理、园林绿化行动、公园的建设和节能建筑的发展问题等等都是相关部门关注的主要问题。在新的城市建设发展条件之下,城市环境工程建设得到了相应的发展。 2.1.5现代混凝土的发展方向商品混凝土
8、商品混凝土是以集中予拌、远距离运输的方式向施工工地提供现浇混凝土。商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合的高科技建材产品,它应包括:大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、高强混凝土和高性能混凝土等。为了使商品混凝土性能稳定、经济、性价比高,必须严格选择所需的原材料和优化混凝土的配合比。实践证明,现代混凝土配合比全计算法设计为此提供了简单快捷和可靠的技术途径。 随着商品混凝土的普及和发展,现浇混凝土成为今后发展方向。在我国许多大城市,如北京、上海、天津、广州、深圳 等,商品混凝土搅拌站都在一百个以上,其规模和工艺水平不亚于发达国家。许多中小城市也在推广
9、应用商品混凝土。 2.2建筑钢材2.2.1概述建筑钢材是建筑用黑色和有色金属材料以及它们与其他材料所组成的复合材料的统称。建筑用金属材料是构成土木工程物质基础的四大类材料(钢材、水泥混凝土、木材、塑料)之一。 在钢铁流通行业,建筑钢材如无特殊说明,一般指建筑类钢材中使用量最大的线材以及螺纹钢。建筑用金属材料,包括黑色和有色金属材料,以及21世纪发展起来的钢铁材料与各种有色金属及其合金或与其他材料相配合的复合材料。 建筑业主要采用黑色金属材料中的钢材,铸铁主要用作铸铁制品(如压力管等)。中国建筑用钢多数是采用平炉和氧气顶吹转炉冶炼的低碳钢(碳含量小于 0.25%)、中碳钢(碳含量0.250.60
10、%)及低合金钢,并以沸腾钢或镇静钢工艺生产,其中沸腾钢因冲击、时效、冷脆性能较镇静钢为差,使用时在某些结构中有所限制,如铁路桥梁、重级工作制吊车梁等。半镇静钢机械性能优于沸腾钢而接近镇静钢,其成品收得率却接近沸腾钢,在中国已被推广使用。 2.2.2建筑钢材的分类建筑钢材通常可分为钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢筋。钢结构用钢主要有普通碳素结构钢和低合金结构钢。品种有型钢、铜管和钢筋。型钢中有角钢、工字钢和槽钢。钢筋混凝土结构用钢筋,按加工方法可分为:热轧钢筋、热处理钢筋、冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝和钢绞线管;按表面形状可分为光面钢筋和螺纹;按钢材品种可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢和合金钢等。我国钢筋强
11、度可分为I、V 五类级别。建筑钢材也可按冶炼方法和脱氧程度分为沸腾钢(F); 镇静钢(Z); 半镇静钢(b); 特殊镇静钢:(TZ)。 特殊镇静钢的质量最好,适用于特别重要的结构工程。或按 化学成份分为 碳素钢,中碳钢,高碳钢 ,合金钢。2.2.3建筑钢材的应用建筑钢材的产品种类一般分为螺纹钢、线材、盘螺、圆钢。其中螺纹钢广泛用于各种建筑结构。 线材除大量用作建筑钢筋混凝土的配筋外,还适用于供拉丝用、网用线材(特钢)。建筑钢材广泛应用于铁路、道路、隧道和桥梁工程建筑,水利和港口工程建筑,工矿工程建筑,架线和管道工程建筑等。目前,我国土木工程、房屋建筑所采用的结构形式主要是钢筋混凝土结构,新建建
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