土工合成材料性能精选(九篇)

第1篇：土工合成材料性能范文

关键词：土木工程材料；教学内容；试验能力；混凝土外加剂

中图分类号：G420文献标志码：A文章编号：10052909（2012）06007603一、土木工程材料内容体系的历史变革

随着社会经济、科技的发展，中国高校土木类专业土木工程材料课程内容体系经历了三个发展阶段。

第一阶段（1953—1978年），引进与消化阶段。由于建国之初，国内经济和科技水平较低，无先例可循，早期教材采用翻译版的苏联教材［1］。此后期出现自编教材，基本沿用苏联的内容体系，教学内容侧重于石材、矿物胶料、烧结材料、金属、沥青等材料的生产、性质与使用。

第二阶段（1979—1999年），自主编制与发展阶段。随着改革开放、高考恢复、科技水平提高、与欧美科技文化交流深入，以及现代材料学分析方法的引入，教材对建筑材料进行了明确分类［2］，阐明了材料组成、结构与性能的本构关系理论，具有重要意义。配合当时土木类人才培养方案，出现了建筑材料、道路建筑材料、水工建筑材料等课程名称，以适应不同的专业需要。

第三阶段（2000年至今），改革与调整阶段。为了培养适应社会发展需要的人才，国家在20世纪90年代末对专业设置方案进行了调整，把原来的建筑工程、道路桥隧、给水排水、水利水电、港口工程等专业合并为土木工程专业。2000年，出现了以土木工程材料命名的教材［3］。新的土木工程材料教材出现了较大变化。一是内容有较大的包容性，在原来建筑材料基础上增加了沥青混合料、高分子材料、纤维增强材料、高性能混凝土，建筑功能材料有较大扩展；二是内容出现了层次性，有高等学校教学版、有应用型普通高等学校版；三是内容体系出现了不同的组织方式，有按递进式组织顺序，如材料基础基体材料结构及结构增强材料复合材料材料的选择与评价［4］，也有按并列式顺序，如材料基础无机胶凝材料无机复合材料有机胶凝材料与复合材料金属材料功能材料材料试验；四是教材编写走向大众化，原来只有少数名校师资才有能力编写教材，到如今教材编写日益走向大众化、平民化。二、土木工程材料教学内容体系存在的问题

12高等建筑教育2012年第21卷第6期

张新胜，胡习兵，马远荣土木工程材料教学体系建设探讨

（一）土木工程材料教学内容的丰富性与教材篇幅的有限性

“大土木”概念的提出使土木工程材料的内容变得更加丰富。如：路面工程中的沥青混合料、路基与地基中水泥石灰稳定粒料材料、房屋建筑工程中的保温隔热及其他建筑功能材料、隧道工程中的速凝材料、水工建筑材料的防腐设计与控制等。由于需要学习的内容多，而课堂教学时间有限，造成了教材编写时要删除许多重要的教学内容，造成了内容体系的不完整，专业宽口径教育理念难以体现。

（二）土木材料的发展性与教学内容的滞后性

土木工程材料的新发展丰富了土木工程材料内容体系。如：传统混凝土，包括水泥、粗、细骨料、水四大组分。由于混凝土外加剂能使混凝土性能和功能得到显著改善和提高，因此，被称为混凝土的第五组分，是混凝土技术的重大突破。当今，外加剂技术日新月异，聚羧酸系高性能外加剂普遍应用，对此大部分教材都未提及。对于外加剂部分内容，目前教材只停留在一般性介绍这个层次，对外加剂对水泥的适应性机理、外加剂的合理掺量、外加剂与混凝土性能的联系、外加剂的检测等内容未作详细介绍。同时，对于一些外加剂对混凝土的负面影响有必要在教材中交代清楚，防止滥用和误用。

近年来，为了调节和改善水泥的性能，提高水泥产量，综合利用工业废渣，在磨制水泥时基本都加入了一定比例的天然或人工无机矿物质混合材料。在混凝土配制时，常直接用磨细的无机矿物质材料取代部分水泥，称为掺合料，使其成为混凝土的第六组分。20世纪90年代以来，中国对第六组分开展了广泛研究，有学者提出六组分设计法。双掺或多掺法在个别行业得到广泛应用，并经实践证明具有较好的效果和意义，这些内容值得引入教材加以阐述和学习。

对于土木工程中的功能材料，如合成高分子材料、装饰性材料、绝热保温材料、复合材料、绿色材料等内容，近年来发展较快，教材为缩短篇幅，对压缩精简内容在课堂中一般不作深入讲解，仅停留在概念介绍的层面，使得这部分内容的教学显得抽象空洞。

（三）教学中存在的问题

土木工程材料教学目的在于使学生掌握主要土木工程材料的性质与应用，明确工程材料性质与材料结构的关系，为实现和改善材料的功能进行一定的材料设计，在工程中能对材料进行检测和质量控制。材料的结构与构造、材料的参数与性质、材料的设计与配制、现场的检测与控制等环节具有很强的实际操作性。环境条件不同，材料选用不同，设计目标差异很大，这就要求该课程应偏重于材料及其在工程中的应用。目前，土木工程材料在应用教学方面存在以下问题。

一是，重理论轻应用。土木工程材料教材内容体系主要集中阐述各种材料的性能特点与技术性质，工程应用虽有介绍，但结合实际工程特别是典型工程的案例实践不多。如：混凝土的配合比与试配，即是同一配合比，在不同的地方材料或环境条件下，三参数相同，配出的混凝土性能会大不相同。或者说，实现同一目标的混凝土，在不同环境条件下，配合比会有较大区别。由此可以看出具体工程试配的重要性，同时也说明混凝土设计不是仅凭三参数就可以决定混凝土的多组分，配合比设计需与具体组成材料环境条件相结合。

二是，教材提供的部分参数不一定合理。如在混凝土坍落度的选择上，由于现代机械化施工的普及，从实际工程应用看，教材提供的数据较少，在实际工作中难以借鉴。如在混凝土试配过程中，强度对水灰比非常敏感，水灰比变化0.01，强度就会有一个等级的差别。对于确定的试验室配合比，由于试验室的试验小样与现场大样存在差异，在实施时需要结合现场情况作调整，建议引入砂率、水灰比的界限值概念。

三是，教材中试验与检测内容科学性、规范性有待提高。如水泥的细度试验，教材未讲清楚试验结果修正的问题，结果使得同一批次的水泥，不同的试验组，试验结果差别很大，与实际不符。又如混凝土试验，试验室养护条件不到位，学生试验结果缺少说服力。这些在一定程度上影响了学生科学工作态度和规范化操作习惯的养成。

要使教材内容对工程实际有科学的指导作用，需要对教材中的不合理概念、理论、经验数据进行修改和更正，加强材料的工程应用与试验方面的调整与教学［5］。

三、教学内容及其体系的分解、增减、深化和建设

土木工程材料是土木工程中建造各类工程设施所用材料的总称。材料种类繁多，涉及的学科领域广，形成了庞大的土木材料内容体系，以至于目前的教材只能对其作定性的定义。要建设完善土木工程材料教学内容体系，需要对内容体系进行适当分解、深化、组合和重构。笔者建议从以下几个方面着手。

（一）教学内容体系的扩展与组织

为满足国家建设形势发展对土木工程专业人才的要求，需拓宽学生知识面。土木工程材料课程的教学要在建筑工程专业、道路工程专业材料课程内容的基础上进行必要补充。如：增加高性能混凝土一章，内容包括高强度混凝土、大流动性混凝土、掺混合料混凝土、水泥净浆等设计、生产、检测；针对道路工程增加无机结合料、土工材料、速凝材料等内容；针对材料的耐久性，增设材料耐久性设计与控制章节。

内容组织方式上可分册设置教学内容，上册设置土木工程材料各专业方向的共性内容，下册安排高性能混凝土、新型土木材料（宜淡化“新型”二字）、沥青混合料、无机稳定材料、土木材料的防腐与控制等内容，根据专业方向的不同要求学生分阶段有选择地进行选修学习。

（二）教学内容的分解

由于水泥混凝土章节含有水泥的选择、集料的性能要求、混凝土的和易性、混凝土力学及变形性能、耐久性、外加剂、混凝土的配比和检测评定内容，内容篇幅长，课时量大，造成各章教学学时相差悬殊。笔者建议把集料部分与石材一起单独设章，充分体现集料在水泥混凝土、沥青混合料和水泥稳定粒料等复合材料中的地位，对集料材料性能与应用可充分阐述。同样，沥青和沥青基复合材料也可分为两章，以适应不同专业方向选修需要。

（三）教学内容体系的深化

对于高性能、高强混凝土而言，外加剂的性能与质量决定了混凝土的性能和质量，因此有必要深化混凝土外加剂的教学内容，增加外加剂与水泥的相溶性理论［6］、外加剂选择与检测方法等教学内容。此外，适当增加储能调温新材料原理、性能、设计与应用等建筑节能新技术、新材料的介绍。通过收集整理土木工程各条战线上资深专家学者的理论成果、应用经验，认真组织教材编写，使教学内容既有一定的深度和可操作性，又可分析和解决工程实际问题提供指导。

（四）加强应用与试验检测内容建设

结合工程实例和试验检测部分内容，突出土木工程材料基本性能与工程应用教学，重点培养学生的工程概念与工程材料应用能力。加大工程材料应用例题设置，通过讲述实际工程案例，帮助学生全面理解和掌握材料的基本性能与工程应用特性。对于试验部分教学内容，应规范试验程序、改善试验条件、增加部分新试验，培养学生科学、客观、规范、严谨的思维方法。

参考文献：

［1］　B.г.斯克拉姆塔耶夫.建筑材料［M］.1版.北京：建筑工业出版社，1953.

［2］　黄伯瑜，皮心喜.建筑材料［M］.1版.北京：建筑工业出版社，1979.

［3］　陈志源.土木工程材料［M］.1版.武汉：武汉理工大学出版社，2000.

［4］　王立久.建筑材料学［M］.3版.北京：中国电力出版社，2008.

第2篇：土工合成材料性能范文

关键词：土工合；成材料；岩土工程

土工合成材料是岩土工程中的高分子聚合物为原料制成的各种人工合成材料的总称，是具有良好物理化学特性的水工性能。随着当前社会发展过程中，各种技术手段的不断应用，水工合成材料的应用和发展也在日益的提高与变化，被广泛的应用在当前各种建筑工程中。目前土木合成材料已经被广泛的应用在道理工程、建筑工程、海港工程、矿山工程、军事工程以及水利工程等多个领域。

一、土工合成材料的功能

土工合成材料的功能是多方面的，其主要的功能有以下几点：

1、过滤功能

把土工织物释放在土体表面或者相邻土层之间，可以有效的组织土颗粒通过，从而防止由于土颗粒过量流失造成的土体破坏，同时允许土中的水或者空气穿过织物自由的排出，以免由于孔隙水压力的升高而造成土体的失稳等不利的后果。

2、排水功能

有些土木合成材料可以在土体中形成排水通道，把土中的水分汇集起来，沿着材料的平面排至体外，这方面的产品有沥青混凝土膜、混合土工膜，排水板风，适用于高填路堤内部的垂直排水或者水平排水、软基处理的过程中垂直排水等。

3、隔离功能

有些土工合成材料能够把两种不同粒径的土、砂、石料隔离开来，或者吧土、砂、石料与地基或者其他建筑物隔离开来，以免相互混杂，失去各种材料和结构的完整性，发生土粒流失现象。.

4、加筋作用

土工合成材料埋在土中，可以扩散土体的预应力，增加土体的模量，传递拉应力，限制土体侧向位移，还能够增加土体和其他材料之间的摩擦力，提高土体及其有关建筑物的稳定性。

二、土工合成材料的应用

1、过滤及其排水

可以根据当前工程过滤、排水的需要，合理的选用土工织物、土工符合材料和土工管等，采用土工合层材料进行过滤、排水设施的主要工程有：

在铁路、公路过滤和排水设施的施工的过程中被广泛的应用，成为当前公路施工的主要手段和方法，更是提高公路施工质量和施工效率的前提和关键。

2、隔离

在水工合成材料使用的过程中，其在各种道路和路基的施工中都能够有效的将软土地基和路基进行隔离，产生相应的隔离层，在公路基层施工的过程中是利用其进行地基和路基碎石进行隔离的主要方式和方法。

三、土工合成材料的施工技术

1、土工合成材料的储存与保管

土工合成材料是以高分子聚合物为原料的化纤产品，在阳关照射下容易老化，使得强度降低，尽管在制造的过程中采用了相应的防止老化措施，然而在地下或者水下能够正常使用几十年和其他物质一样老化是不可必满的，对永久性的建筑物而言，当然是手民越长越好，因此其储存与保管就先的非常重要。

2、渗土工合成材料的铺设技术

土工合成材料自广泛用于岩土工程建设以来，在水利水电工程建设中引起不小的变革，这不仅反映在水利水电工程的材料使用上，而且反映在设计原理、计算方法、施工工艺和工程管理上。防渗土工合成材料主要用于垂直铺膜防渗和坡面铺膜防渗，因铺设结构形式的不同，其施工工艺和铺设技术也不尽相同。

3、土工合成材料的施工要求

在施工的过程中首先对使用前的各个设备和材料的使用型号。规格进行严格的检查，其是否能够达到设计要求，用作过滤、垫层、排水层的过程中，对各种具有裂纹、老化的土工成品都不能使用。

在备料的过程中要根据工程部位、大小按照施工的要求进行裁剪和拼接；防渗用土工膜尽量的采用宽幅度，以减少剪裁量，最好是使用预先拼接成的要求尺寸。捐灾钢管上后运至工地。

土工合成材料在接触面的处理中饭，只要铺设面在施工的前面进行处理，清除表面的各种污物和能够损伤土工材料接触面的英武，使得地面平整，土工合成材料在使用的过程中是不易被损坏的，。所以在进行土工织物施工的额过程中要清楚各种表面物体。

铺设土工合成材料是一种连续性、整体性，左后腰与其他结构的连接，特别是土工膜防渗应当与安珀和其他一切防渗体密接，构成完全封闭体系，土工织物当付款和长度达不到要求的时候，要做好接缝。结构，接缝的方法是有搭接、封接和粘接。

4、常见的各种问题

经常遭受石块或其它尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支持，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。

四、土工合成材料的施工质量控制

1、土工膜防渗工程接缝检查

接缝粘合质量与其他结构结合的牢固性等检查的方法有目测法、现场见咯发和抽样测试法。

目测法是观察有无漏接，接缝是否五烫伤、五褶皱，是否拼接均匀的主要手段和方法。

现场检漏法应对全部焊缝进行监测，常用的有真空阀和重启法，真空非法是利用吸盘、真空泵的方法进行检查的系统设备。在监测的过程中通过局部刷净、涂肥皂水放入吸盘，通过抽出空气至真空进行监测，然后关闭气泵，看吸盘顶部是否具有透明罩内的肥皂水泡产生，真空度有无下降，若有，说明有漏气，应该及时的补救。

2、土工化合物的检点

检查所用的土工织物的质量和规格是否合格，搭接宽度和缝合质量是否符合设计要求、。

3、土工织物防护工程检点

检查所有的材料品种和规格以及性能是否符合设计要求，抽检施工中所用的各种物料尺寸、质量、结构重量风是否与设计要求相符；检查施工方法是否符合施工规范，对土工合成材料是损坏等。在完工之后检查水上、水下跑护体的范围、高度以及厚度和各种不同类型的防护工程施工质量是否具有设计要求相符合。更要检查被防护工程在施工的过程中能够周围环境影响因素是否否和设计的要求。

第3篇：土工合成材料性能范文

为进一步提高土木工程材料课程的教学质量，笔者进行了大量的调查研究和文献分析，对南昌大学土木工程材料课程进行教学改革，并获得了省级和校级教改课题的支持。本文从教学内容、教学模式、教学方法三个方面阐述土木工程材料课程的教学改革情况，并进行了教学改革的效果评价。

一、教学内容的改革

土木工程材料种类繁多，各类自成体系，教学内容大多数是叙述性和分析性内容;同时，土工工程材料发展迅速，新材料层出不穷，以致学生在土木工程材料课程学习中难以抓住重点，出现什么都学、什么都学不好的情况。为了进一步提高土木工程材料课程的教学质量，增强学生课程学习效果，笔者从教材编写、授课内容编排、课时分配等三个方面对土木工程材料课程的教学内容进行改革。

(一)教材编写

2013年，南昌大学与其他兄弟院校编写出版了教材《土木工程材料》[12]。新编教材充分考虑到现有教材的不足，强化混凝土章节内容，增加了轻质混凝土、高性能混凝土、纤维混凝土、再生混凝土、大体积混凝土、喷射混凝土、活性粉末混凝土等新型混凝土的相关知识;根据实际教学情况，弱化部分章节，将石材、木材、合成高分子材料等章节内容进行相应删减;紧跟土木工程材料发展趋势，增加建筑节能材料章节;设置案例，在各章节中多设案例，引导学生用理论知识分析问题，与实践相结合。

(二)授课内容编排

根据土木工程材料课程特点，对授课内容进行重新编排，力求做到以下几点：突出重点内容，授课时以水泥、混凝土、沥青、沥青混合料为主要重点，以土木工程材料基本性质、气硬性胶凝材料、建筑钢材、新型墙体材料、建筑节能材料为次要重点，同时兼顾建筑功能材料、合成高分子材料、砂浆、石材、木材等;体现专业特点，注意授课内容与不同专业方向的有机融合，土木工程工民建方向专业重点突出水泥与混凝土的内容，土木工程道桥方向专业则要求掌握沥青混合料的配合比设计;水利水电工程专业则要求详细讲解大体积混凝土及其施工;紧跟土木工程材料发展趋势，更新教学内容，授课时将土木工程新材料(如新型混凝土、新型墙体材料)、新技术(如隧道盾构技术、大型混凝土构件预制技术)以及教师自身科研课题成果引入课堂教学中;结合工程应用，将国内外典型工程(如新型混凝土技术在三峡大坝、杭州湾跨海大桥应用)融入课堂教学中。

(三)课时分配

土木工程材料课程是一门理论性、实践性、实验性都非常强的课程，而土木工程材料课程的学时有限，在教学中合理分配课时是保证土木工程材料课程教学质量的关键。南昌大学的土木工程材料课程共48学时，其中课堂授课32学时，实践2学时，实验14学时，具体安排见表1。

二、 教学模式的构建

目前，土木工程材料课程的教学模式一般包括理论教学和实验教学两部分。笔者在重视理论教学的基础上，强调提高学生的实验实践能力。在土木工程材料课程中，除进行理论教学和实验教学改革外，还适当增加了实践教学环节。

(一)理论教学

土木工程材料课程需要让学生了解并掌握土木工程材料的组成、结构、生产、工艺、性能与应用的基本理论知识，为此，有必要将木工程材料课程的基本理论知识重组为土木工程材料的组成与结构、生产与工艺、性能与应用三大块进行统一讲授。同时可采用多媒体结合板书的方法进行理论教学，以达到缩减课时、增强教学效果的目的。

(二)实验教学

土木工程材料课程中现有的实验项目基本上是验证性实验，难以激发学生的学习兴趣和研究热情，因此在实验教学改革时，除了开展水泥实验、砂石实验、普通混凝土实验、沥青实验等验证性实验外，还设计了综合性实验和创新性实验。综合性实验是在设定原材料的基础上，进行不同强度等级、不同坍落度要求的高性能混凝土实验。创新性实验是让学生自选材料和自行设计实验。创新性实验前先将学生分为3～4个组并确定实验题目，要求小组同学查阅资料、集中讨论后完成创新性实验，比如减水剂与水泥相容性实验、缓凝剂对混凝土凝结时间影响实验、不同等级矿物掺合料对混凝土强度影响实验等。通过开展综合性实验和创新性实验，激发学生的研究热情，提高学生的自学能力。

(三)实践教学

在理论教学和实验教学的基础上，积极进行土木工程材料课程实践教学的探索与实践。组织学生到预拌混凝土搅拌站了解混凝土的生产运输过程，认知新拌混凝土的和易性，熟悉混凝土配合比设计，或组织学生到施工现场见识混凝土的浇注养护，了解建筑钢材的性能和加工，实现理性认识到感性认识的提升，从而大大提高了教学效果。

三、教学方法的改革

在教学方法上，土木工程材料课程教师在课堂上一般采用多媒体和板书相结合的授课方式进行教学，学生基本上都是被动接受知识，很少对土木工程材料进行更深入的思考。鉴于这一缺陷，笔者在课堂教学中，增加视频播放与课堂讨论环节，提供了网络辅助教学，完善考核方法。

(一)视频播放与课堂讨论

为让学生对土木工程材料的研究和发展有更深入的了解，特别是引导学生对土木工程材料进行更深层次的思考，笔者充分利用多年从事教学和科研工作的优势，特别制作了一段50分钟左右关于材料在仿生、智能领域研究和发展的视频资料，要求

学生提前自行观看，同时在课堂上也组织学生利用1个学时观看视频资料，之后用1个学时让学生走上讲台发表观后感想。

(二)网络辅助教学

网络辅助教学是高校数字化建设的重要体现，也是教师授课质量评价的重要组成部分。网络辅助教学为学生与教师之间搭建了一个很好的交流平台。教师可将很多相关的文档、幻灯片、视频资料上传到网络辅助教学平台上，让学生自行下载。学生也可在网络辅助教学平台向教师提问，教师可定期查看和回答学生问题。在教学方法上，网络辅助教学是对课堂授课方式的一种补充。

(三)考核方法

土木工程材料课程考核方法采用课堂考勤与课堂讨论、实验实践(报告)、期中考试(开卷)、期末考试(闭卷)四种形式相结合的全程考核方法，其中四种形式占总成绩的比例分别为15%、15%、20%和50%。四种形式相结合的全程考核方法，注重培养学生的自主学习能力和独立思考能力，全面评价学生的学习水平和课程的教学效果，对改变传统的一考定成绩、加强教学过程管理、分阶段检验教学效果、改革考试方法具有积极的意义。

四、教学改革的效果评价

土木工程材料课程经过上述教学内容、教学模式、教学方法的改革，可以让学生更好地掌握土木工程材料的理论知识，强化学生的自学能力，增强学生科研动手能力，提高学生创新能力，取得了良好的效果。

(1)授课内容：教师讲课内容有主次之分，学生学习理论知识不仅简单轻松，而且也更有针对性。对此教师可以适当减少理论课时，让学生有更多的时间进行实验实践。

(2)上课形式：在课堂上播放相关视频并进行课堂讨论，引导学生自主学习并积极发言，既能提高学生的表达能力，也能帮助学生对土木工程材料发展进行更深层次的思考，激发学生的创新思维，有利于学生养成独立思考问题的习惯。

(3)实验实践环节：除了部分验证性实验项目之外，还增设了综合性实验和创新性实验。综合性实验可以让学生在最短的时间内见识到各种不同要求的混凝土，创新性实验可以激发学生的研究热情。

(4)考核方法：采用上述四种形式相结合的全程考核方法，提高了学生上课的积极性，也有利于全面评价学生的学习水平和课程学习效果。

五、 结语

土木工程材料课程是集理论、实验、实践于一体的课程，学好土木工程材料，对于后续课程的学习具有重要的作用。鉴于土木工程材料课程本身的特点和学时的限制，要提高教学效果，使学生掌握土木工程材料知识，学会合理运用土木工程材料，必须从教材编写、授课内容编排、课时分配等教学内容，理论教学、实验教学、实践教学等教学模式，以及视频播放与课堂讨论、网络辅助教学、考核方法等教学方法三个方面进行土木工程材料课程的教学改革。本文对土木工程材料课程教学改革的思考，在教学实践中已得到了实施，同时也需要在教学实践中不断充实和完善。参考文献：

[1] 苏达根，张志杰，张慧珍，等.《土木工程材料》课程改革刍议[J].理工高教研究，2004，23(3)：86-87.

[2] 杨医博，梁松.《土木工程材料》课程教学改革的设想与实践[J].北京大学学报：哲学社会科学版，2007(S2)：104-105.

第4篇：土工合成材料性能范文

关键词：道路工程土工合成材料改扩建路基

土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，它以人工合成的聚合物，如塑料、化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各层土体之间，以发挥、加强或保护土体的作用。近些年来，随着路面加宽工程的增加，土工合成材料在这方面的应用也日益广泛。目前在公路上常用的是土工布、土工格栅、土工格室。

土工格栅具有多孔结构，不同于金属带和土工织物等片状加筋材料，其锚固能力是通过摩阻力和支承阻力合成的。而用土工格室加固饱和粘性土地基，则是一种新的加固方法，现场实测和有限元分析结果表明，使用土工合成材料可以有效地加强新路基与既有路基的整体性，提高地基的承载力和解决路基的不均匀沉降问题，有效地防止路面开裂。

一、材料性能

在土工合成材料的应用上，一般采用土工格栅进行加筋，近年来土工格室也得到了广泛的应用。两者的性能分别如下：

1、土工格栅

土工格栅是一种以高强度聚内烯和高密度聚乙烯等高分子聚合物为原料的片材，在一定的温度条件下，经过挤板压延、冲孔、定位拉伸、冷却定型后形成的片网状结构物，它具有变形模量大、抗拉强度高、耐腐蚀、抗老化、与土颗粒之间的摩擦系数大、连锁作用强的特点，加筋效果强于土工布等材料。

二、土工格室

土工格室是八十年代在国际上开发的一种特种土工合成材料，它适于在工程领域用作加筋材料，是一种新型的立体加筋材料。这是一种有高分子聚合物经强力焊接而成的，三维网状结构，它伸缩自如，运输时可以折叠，使用时张开并在格室中填充砂石土等填料构成一种立体的蜂窝状结构，它在工程施工中与土砂石等材料共同构成了具有不同粘合力、不同加筋强度、不同深度的垫层，这些垫层可根据工程需要放置于不同的位置，用以处理软土路基等疑难问题，

同其他类型的土工合成材料一样土工格室具有性能优良应用范围广泛等特点；

1耐老化性能：土工格室以聚烯烃为基质材料，加入特殊添加剂，具有优良的耐老化性能，可选用不同的基材配方，使用温度范围在-40摄氏度到80摄氏度之间，经热氧化试验后，在70摄氏度状态下，拉伸屈服强度下降至70%，使用寿命可达49年；2抗化学腐蚀性能：年酸碱能力很强适用于不同的填筑材料；3良好的力学性能：土工格室应用范围十分广泛，既可用于加固软土路基又可用于边坡防护、挡土墙工程等，还可以用于河道治理、堤坝防护、支撑城市排水管道工程等。

三、加固机理

1、土工格栅加固机理

土工格栅对土的加固机理存在土于格栅之间的相互作用，在高速公路扩建工程新老路基结合部采用土工格栅可以有效的预防差异沉降的产生，这是因为；

①由于土工格栅与土接触面的摩擦作用，降低了加宽处土的垂直应力，使土体承载能力得以提高，减少了不均匀沉降；②土工格栅堆土体具有锁定作用，使土体抗剪能力得以充分地发挥，约束了土体的侧向变形；③由于水平铺设的土工格栅具有弹性，在反复荷载的作用下，不会产生变形的积累；④土工格栅具有一定的张力和延展性，能使路基与土工格栅形成一个连续柔性整体结构，使得更多范围内的土体参与承受荷载和抵抗变形，从而改善可能反映到路表的差异沉降。

2、土工格室加固机理

1土工格室可使填料的表观间距离成倍提高，对其中的填料提供了强大的侧限，该侧壁也对填料产生了竖向的摩擦约束，与材料形成了双面摩擦力（即横向阻力），有效地限制了因荷载而产生的横向移动趋势；2格式填料复合结构可以看做是一个具有一定抗弯刚度的柔性筏基，于是土工格室结构不仅能承担路堤对地基的侧向推力，而且还能有效地降低地基的竖向附加应力；3土工格室加筋层起到了扩散竖向应力的作用，保证了上部结构的安全、正常使用，土工格室置于地基表面还限制了软土的侧向隆起，使得土的滑移剪切面向更深的区域发展，类似于深基础的效果，也大大地增强了地基的稳定性。

四、在我国高速公路的应用

在目前我国改扩建高速公路中，应用较多的土工合成材料是土工格栅和土工格室。而且实践应用和相关文献表明，加筋比不加筋时的效果明显，能明显降低新旧路基的差异沉降，提高路基的整体稳定性。

五、结语

土工合成材料用在公路加工过程当中，主要是利用土工合成材料的高强度、韧性等力学性能，可改善土体、或作为加筋土以及各种复合土工结构，随着近年来旧路加宽工程的增多，土工合成材料在公路工程的应用越来越广泛，其研究内容会越来越丰富，将在道路工程领域起到越来越显著的作用，使道路工程的发展进入到一个崭新的阶段。

参考文献

1.刘柱，潘发宏，朱湘，等，土木格栅与土木格室加筋机理比较，合肥工业大学学报（自然科学版），2009（28）

2.朱定文，刘松玉，高速公路扩建工程中新路填筑对老路影响的参数分析，公路交通科技。2010（12）

3.吴其军，范兢，黄政，浅谈公路建设对生态环境的影响，交通环保。2010（11）

4.龚德，水泥搅拌桩在公路工程中的应用及质量控制，建筑与工程，2009（2）

第5篇：土工合成材料性能范文

独立学院以培养应用型人才为目标，学生实践能力的培养非常重要。基于培养应用型人才的目标，独立学院土木工程专业土木工程材料课程除了为后续专业课程做好准备外，更重要的是使学生学会根据工程具体情况（包括工程性质、环境和材料的性能、成本等）合理选择和正确使用材料，学会利用所学的理论知识分析和解决实际问题。

同济大学浙江学院是2008年成立的，以培养适应社会需求的应用型高级工程技术人才为目标。根据学校的培养目标，结合学校土木工程专业学生的实际情况，以及课程教学特点，从教学内容、教学方法、教学安排及课程考核方式等方面对土木工程材料课程进行了改革，以努力提高课程的教学质量，培养学生学以致用的实践应用能力。

一、课程特点和教学现状

（一）课程涵盖内容多、课时少

土木工程材料课程内容除了材料的基本性能外，还包括气硬性胶凝材料、水泥、混凝土、建筑砂浆、金属材料、墙体材料、沥青、高分子建筑材料等十几大类材料，每一大类材料又分为若干个不同品种，每一品种材料都要从其生产、组成、性能、影响因素、技术要求、应用等方面进行阐述，因此，课程的内容很多，但授课课时相对较少。

（二）课程内容缺乏关联性、逻辑性和工程性，学生学习兴趣不高

该课程内容以概念、叙述性理论、经验性结论等为主，种类繁多的材料各成体系，需要记忆的知识点多而杂，而大多数学生习惯学习以计算为主、具有严密逻辑性的知识[1]。多数土木工程材料课程教材理论与实践联系不多，缺少相关的工程案例[2]，学生普遍觉得内容枯燥，不清楚学了以后有什么实际应用。因此，学生学习积极性不高，很多都是为了应付考试而在考前突击死记硬背，但考过就忘，这对后续课程的学习和合格人才的培养十分不利，更谈不上对学生实践能力的培养。

（三）课程实验质量欠佳

实验是土木工程材料课程教学体系的一个重要组成部分。一般是学生按照既定的步骤完成一些验证性的实验，这种实验方式虽然有助于学生获得一些感性认识和体验，进一步理解和掌握课堂所学的理论知识，熟悉各种土木工程材料的实验方法、实验技能和相关标准，却无助于激发学生的主观能动性，不利于培养学生独立思考的能力和创新能力[1，3-5]。因此，要培养具有一定实践能力的应用型人才，仅仅依靠这些单独的验证性实验是远远不够的，还需要开设综合性、设计性的实验。

此外，由于对课程实验没有考核要求，加上实验小组成员较多，因此学生不重视实验，部分学生实验时不动手操作，数据和报告抄袭同学的情况也时有发生。

（四） 教材内容相对滞后

土木工程新材料、新技术、新工艺发展非常迅速，有些已经在工程实践中广泛应用，而也有些传统材料的使用在逐渐减少或被新材料取代，这些变化在教材中体现得较少。材料的技术标准、质量控制和检测标准、设计规范也在不断更新，但是教材往往未及时修正。

（五）课程考核方式单一

土木工程材料课程考核合格与否主要取决于课程期末考试成绩，这样造成学生不重视实验，不注重平时知识的积累，往往是考前突击准备考完就忘。所以，即便是课程考核合格，也不能说明学生对所学的知识已真正理解和掌握了。

二、土木工程材料课程教学改革

（一）教学内容的改革

1.结合专业，合理选择课程内容，突出重点

土木工程材料有数十种之多，要在较少的学时内做到面面俱到地讲解介绍，非但不可能，也没有必要。学校土木工程专业学生毕业后大多数进入施工单位从事施工、工程管理、监理工作，或者进入设计院从事结构设计工作。今后工作中遇到的最多的相关问题是根据工程的具体情况正确选用与使用结构材料，因此建筑结构材料应该是土木工程专业学生学习的重点。该课程应以气硬性胶凝材料、水泥、混凝土、钢筋等常用的建筑结构类材料为主要内容，加上建筑砂浆、墙体材料等，而木材、石材、沥青混合料等内容可略去不讲。

材料的性能由材料的组成结构决定，而材料的组成结构又是由材料的制备和处理工艺所决定的。但是对土木工程专业的学生而言，他们的主攻方向不是材料的研究而是使用，学习材料的目的就是要学会合理地选择与使用材料。在一定条件下，进行材料的合理选择和正确使用主要考虑的是材料的性能。因此在教学过程中应紧紧抓住各种结构材料的性能和材料的基本性质这两个重点，对于材料的组成结构和制备方面的内容可尽量简化或省略。

2.结合培养目标，简化理论，突出实践能力的培养

作为独立学院，学校的培养目标不是培养研究型人才，而是培养适应社会需求的应用型高级工程技术人才。因此，在土木工程材料课程教学过程中，应尽量简化材料学理论，着重培养学生利用所学理论知识解决工程实际问题的能力。例如，在讲述通用硅酸盐水泥时，重点突出水泥的性能和适用范围，对于水泥的水化机理尽量简化，同时结合一些工程案例的分析来讲解如何根据工程的具体情况、水泥特性及经济性进行水泥品种的选择。这样，既加深了学生对水泥性能和应用的理解，也培养了学生的分析和解决实际问题的能力。

3.重视传统材料和先进材料的结合

在课堂教学中，如果只讲授水泥、混凝土等传统土木工程材料，不仅不能吸引学生的注意力，而且也会让学生感到学校教师讲授的东西太落伍了，因为在网络和资讯发达的当今，学生对这些传统材料多少都了解一些[6]，而且重要的是各种新材料、新工艺不断涌现，并已在工程实践中广泛应用，因此教学中必须适当增加新材料、新工艺的介绍。例如，在讲墙体材料时，应补充各种节能节土的新型墙体材料、混凝土预制件及装配式建筑等；在介绍混凝土时，除了普通水泥混凝土外，还应简单介绍高性能混凝土、再生骨料混凝土、纳米改性混凝土等新型绿色混凝土材料。通过传统和先进相结合，不仅加强了学生对常用土木工程材料的了解和掌握，也激发了学生的学习兴趣和创新意识。

4.注意课程内容的更新

教材中引用的土木工程材料的技术标准、质量控制和检测标准、设计规范等，有些已经废弃不用，有些则做了部分修改，在教学中，应及时更新。例如，在讲混凝土配合比计算时，应根据2011年12月起新实行的JGJ55-2011《混凝土的配合比设计规程》进行讲解，但教材中采用的一般是2000年颁布的旧标准。在讲烧结砖时，可给学生介绍“禁实限粘”政策和各种新型墙体材料，让学生了解有关墙体材料的发展趋势以及实际应用状况。

（二） 教学方法的改革

1.以多媒体课件为主、板书为辅的课堂教学

土木工程材料课程内容多且课时有限，所以课程的特点和实际情况决定了以多媒体课件为主的教学方法比较合适该课程教学。采用多媒体课件教学，不但大大增加了课堂授课的信息量，而且可将材料的实物照片、实验视频等引入课堂教学，使缺乏工程实践的学生能更直观地观察到各种材料的外观形貌及其制作、检验过程，使学生更容易理解某些抽象的概念和动态过程。例如，在介绍混凝土的和易性及其检测方法时，引入相关实验视频并配合教师讲解，这比单纯的文字和静态图形要生动清晰得多。

但是多媒体教学存在教学节奏太快、不利于学生记忆和掌握的问题，所以，课堂上可把每节课的重点和难点写在黑板上，以加深学生印象。对材料基本性质计算和混凝土配合比设计计算也采用板书的形式进行讲解。这样以多媒体课件为主、板书为辅的课堂教学，能有效地提高课堂教学质量。

2.采用案例教学法进行理论教学

教学中可结合具体的工程实例，尤其是劣质材料导致工程事故的案例进行理论教学。例如，在介绍石灰时，通过引入拆迁用砖和石灰砂浆砌筑的古寺时，发现其石灰砂浆强度很高的例子说明石灰的硬化作用；引入 “泰坦尼克”号沉船事件来理解硫、磷等元素对钢的性能影响；通过在恐怖袭击中倒塌的美国世贸大厦来引入钢的防火性能等。这种案例教学法，不仅使枯燥的理论讲解变得生动有趣，提高学生的注意力，加深学生对材料的性能及应用、材料对工程质量重要性的理解，而且通过对案例的分析也培养了学生理论联系实际的能力，避免学生陷入遇到实际问题不知如何分析和解决的窘境。

3.加强师生教与学之间的互动

教学效果不仅仅取决于教师的讲授，还与学生是否要学和如何学有关。一般在每节课开始10分钟教师可将上节课的重点内容进行回顾并提问，这样不仅把上节课的重点内容复习一遍，而且有助于集中学生的注意力，以便于新课的开始。在讲授新课的过程中，经常提出一些小问题，引导学生建立前后知识之间的联系，同时也让学生思想上保持一定的紧张度，专心听课。为了激发学生学习的主动性，可留出一部分内容让学生自学。例如，在讲解水泥一章时，教师可讲解6种通用水泥，而将特性水泥的部分留给学生自学。要求学生课后通过查阅文献资料或参考书籍进行学习，选择其中某一种特性水泥并结合具体的工程应用写成小论文，并鼓励学生做成PPT上讲台演讲或展开讨论。事实证明，这一举措极大地调动了学生的学习主动性，使学生学习的热情高涨，同时也锻炼了学生查阅和整理资料、撰写科技小论文、PPT演讲等多方面的能力。

4.注重学习过程的控制

在整个教学周期内，围绕重要的知识点不定期地进行4～5次随堂练习，每次15分钟，随堂练习的成绩计入平时成绩。通过这种方式，引导学生及时复习所学知识，注重平时学习，同时也有利于授课教师发现学生学习过程中的问题，及时调整。

（三）课程实验教学的改革

1.实验教学与理论教学协调同步

实验教学与理论教学要做到两个协调同步。一是实验教学与理论教学在内容上要协调同步，即根据理论教学的进度，安排相应的实验项目，这样有助于学生对理论知识的进一步理解和掌握；二是实验教学与理论教学教师的协调同步，即理论教学的教师也应同时承担实验教学的任务，这样有助于教师根据课堂讲课和学生掌握的情况，在实验教学时有针对性地对某些难理解的或重要的知识点进行强化。

2.在基本实验基础上开展综合性实验

根据理论教学内容和课时安排选择水泥的基本物理性能、细骨料、混凝土的稠度和强度及配合比设计等实验项目。整个实验分为基本实验和综合性实验两部分。基本实验主要是教学大纲中规定的一些独立的验证性的实验，这些基本实验又分为演示实验和实际操作实验。对于耗时比较长的实验项目，如水泥的凝结时间、体积安定性实验就采用视频和现场演示的方式进行。理论教学时引入实验视频，可以起到辅助教学的作用，使学生比较容易理解一些抽象的概念和检测方法；实验教学时还可以进一步通过现场示范，让学生更直观、近距离地学习这些实验的仪器设备、实验方法和操作技能。对于水泥的胶砂强度、混凝土稠度等耗时较少的实验，则让学生分组进行实际操作，要求学会仪器设备的基本操作和实验方法，记录和处理实验数据，并上交实验报告。

混凝土的配合比设计实验是一个综合性的设计实验，这种综合性实验能充分调动学生的主观能动性，培养学生独立思考和分析问题的能力。教师在实验前给出工程概况、混凝土的设计强度等级和坍落度要求，并给定原料，其中水泥有42.5P.I和32.5P.C两种供选择。将学生分成若干大组（20人/组），每个大组分成5个小组分工合作共同完成一个设计题目。每个实验大组根据设计目标，先课后制定实验方案。方案内容包括原材料的选择、原材料性能测试、混凝土初步配合比设计、实验步骤等，经教师审核合格后进入实验室进行实验。混凝土试拌后，和易性不满足要求需要调整时，调整方案由学生自定，教师进行指导。混凝土和易性调整至设计要求后，各小组分别将其成型并在标准条件下养护不同龄期后进行混凝土强度测定。各组数据共享，学生通过数据对比，分析原材料种类、龄期、配比等对混凝土的和易性、强度发展、经济性的影响，并撰写综合性的实验报告。

3.多方案实验

基本实验不应局限某种单一的实验方案。例如以往混凝土性质实验一般是学生按照教师给出的固定方案配成混凝土后进行和易性和强度的检测。在多方案实验中，原材料、龄期、是否掺减水剂等实验条件都可以有所不同。当调整混凝土的流动性时，除了按常用的添加水泥浆的办法，也可采用添加减水剂的方法，通过这些实验条件的变化进一步加深学生对混凝土有关理论的理解。

4.实验考核

在基本实验结束后增加考核环节。教师围绕基本实验事先准备若干题目，让学生到实验室进行现场考核，学生随机抽取问题进行解答或模拟操作，实验考核成绩计入实验成绩。增加实验考核环节后，学生参与实验的主动性明显提高。

（四）课程考核方式的改革

课程考核方面摒弃过去主要依赖一次考试的方式，而采取期末理论考试+平时考核+实验相结合的综合考核方式。平时成绩占总评成绩的20，主要考核考勤、作业、课堂讨论、随堂练习等情况。课程实验成绩占总评成绩的20%。课程实验成绩由三部分组成，实验过程中的操作、回答问题及课后的清洁整理等表现30分，实验报告50分，实验考核20分。期末理论考试侧重检验学生对课程基本理论的掌握情况，考试成绩占总评成绩的60%。通过这种综合考核方式，引导学生重视平时学习和实验，注重知识的积累，有利于培养学生学以致用的实践能力。

第6篇：土工合成材料性能范文

1加筋土的概念

土工合成材料的主要功能之一——加筋功能是指将土工合成材料铺设于土中形成加筋土,形成复合体结构,从而使整个结构系统的力学性能得到较大改善。土体本身具有一定的抗压和抗剪强度,而其抗拉强度却很低,将适当的筋材掺入或铺设于土中后,可以扩散土体所受的力,传递拉应力,限制土体的侧向移动,从而可以提高土与周围建筑物的结构稳定性。

2加筋土的机理

将筋材沿主应变方向铺设来提高土体的抗拉强度,其原理与在混凝土中加入钢筋的类似,土与筋材形成复合体,共同承担外力,筋材与土体的相互作用是其抗拉强度增加的主要原因。根据工程实践可知,加入筋材以后的松砂可保持一定的高度和直立状态而不倒塌,这说明加筋土的力学性能与稳定性与加筋前相比,都得到了较大的改善。

到目前为止,对筋材与土体之间相互作用原理的解释大致可总结为两类:一是摩擦加筋原理;二是准粘聚力原理或似粘聚力原理。

试验发现:加筋土的抗剪强度包络线是呈双直线的,转折点对应压力即为临界周围压力。临界周围压力的大小和加筋土界面的摩擦抗剪强度以及筋材的抗拉强度有关:筋材与土体之间界面的摩擦抗剪强度越大,临界周围压力越小。(1)当周围压力小于临界周围压力时,加筋土的破坏形式是筋土相对滑动破坏,这主要是由于筋材的摩擦角增加提高了加筋土的抗剪强度;(2)当周围压力大于临界周围压力时,加筋土的破坏形式为筋材拉断破坏,这主要是由于粘聚力的增加使得加筋土抗剪强度得到了提高。

3加筋土在公路工程中的应用

3.1 路堤加筋

当在路堤中加入筋材,路堤的整体稳定性可以得到提高,并且其不均匀沉降有所减小并得到控制,因此加筋土在路堤中得到了较为广泛的应用。其工作原理是利用筋材具有抗拉能力,通过土与加筋材料之间的摩擦力,限制土体的侧向移动从而提高路堤的稳定性,路堤的整体性得到提高,均匀分散荷载,减小不均匀沉降。在工程中,主要采用土工格栅、土工织物、土工网等土工合成材料作为路堤加筋的筋材,这些土工合成材料应该具有足够的抗拉强度,具有较高的刺破强度、顶破强度等特性。只有填方压实度良好时,筋材与土体之间才具有足够的摩擦力,才能最大发挥其加筋效果。因此在施工中,应加强路堤的压实,使得填方路堤得到充分压实,以保证加筋土的加筋效果。

3.2 软土地基处理

软土具有天然含水量大、可压缩性高、承载能力低的特点,因此在软土地基上修建公路,必须对其进行加固处理。采用土工合成材料对垫层和路堤下部加筋处理,不但可以提高路堤的稳定性,还可以改变其力学性能,因此进行软基处理时会经常采用加筋土技术。将土工合成材料设置在路堤底部,除了具有上述的加筋效果外,还兼有过滤、排水、隔离等多种功能。筋材应在路基全宽范围内满铺,并且将其铺设于排水垫层之上,同时尽可能设置于路堤底部。

3.3 路面加筋

将加筋技术应用于路面工程中,主要由于其可以减少或延缓反射裂缝的数量,减少沥青路面的车辙等优点,且在半刚性基层沥青路面中基层的疲劳寿命还可得到适当的提高。沥青路面加筋是利用筋材的抗拉强度和抗拉模量较大来阻止裂缝向路面延伸。目前主要选择土工织物和玻纤网等土工合成材料应用于沥青路面加筋的,这些选用的筋材必须具备强度高,延伸率小,同时要求材料耐高温,否则材料的性能会在高温摊铺沥青混凝土时发生明显变化。

3.4 加筋土挡土墙

在公路工程中,路基挡土墙、加筋土桥台以及护坡工程等是加筋土挡土墙的主要应用形式。墙面板、填料、筋材这三部分组合而成形成加筋土挡土墙。在加筋土挡土墙结构中,其作用机理是由于填料自重和外力能共同产生侧压力,墙面板由于受侧压力的作用,通过面板上连接件将此侧压力传递给筋材,该力有将筋材从填料中拉出的趋势,而筋材又被填料与筋材之间的摩擦力阻止。由此可见填料和筋材由于摩擦力的存在从而被联结起来,加上墙面板,即形成一重力式挡土墙。

加筋土挡土墙结构的特点:(1)施工中可以预先制作面板和筋材,从而使加筋挡土墙的施工变得简便、快速,可以节省劳力和缩短工期;(2)加筋土挡土墙是一种很好的抗震结构物,主要是由于其结构物柔性,能够适应地基轻微的变形;(3)加筋土挡土墙同时具有节约用地,造型美观的特点;(4)加筋挡土墙的造价比较低;(5)加筋土挡土墙的安全性能较好。

4结语

加筋土的效果不仅和筋土界面的摩擦特性有关,同时还与加筋材料的层数或间距、布置、强度和刚度等多种因素有关。一般认为加筋的间距越小,筋土界面的摩擦强度越高,加筋效果越显著。在一定的范围内,抗剪强度随着加筋层数的增加而近似线性增加,但超过某一加筋层数后,抗剪强度不再有明显的增加。

用于加筋土工程中的土工合成材料非常广泛,新型材料在不断的推出,加筋土的应用领域在不断扩展,其应用是一项不断发展完善的新技术。但是加筋土的实践应用和理论计算方法并不是同步发展的。有些加筋土应用技术有着较丰富的经验,且建立了一套相对成熟的设计计算方法;但还是有很多经实践应用反映出有较好的加筋技术,但其基本理论研究还不够成熟,目前完整的设计计算方法还没有建立起来。所有在今后的设计、研究及施工应用中,需要通过不断的实践经验总结和理论研究,来进一步提高和完善。

参考文献

[1] 土工合成材料工程应用手册编写委员会.土工合成材料工程应用手册(第2版)[M].北京:中国建筑出版社,2000.

第7篇：土工合成材料性能范文

【关键词】土工膜；防渗；贮灰场；应用

土工合成材料是以合成材料为原材料制成的应用于岩土工程的新型建筑材料，已广泛应用于水利、电力、公路、铁路等各个领域。目前土工合成材料基本形成系列产品：土工织物、土工膜、土工网、土工格栅、土工席垫、土工格室、土工复合材料及相关产品等。其中土工膜是土工合成材料中应用最早也是最广泛的一种产品，其最早在国外应用已有50多年的历史，最初应用在低水头的渠道防渗。我国在70年代初开始在水利工程中应用土工膜防渗，近些年其应用范围逐渐扩大到输水渠道、尾矿坝、贮灰场、蓄水池、地下工程等，而且取得了良好效果。

1土工膜的种类及性能

1.1土工膜的种类

土工膜可分为三大类：普通土工膜（单膜）、复合土工膜、加筋土工膜。

（1）普通土工膜：仅为单层膜材。使用聚合物、弹性材料及低分子材料通过滚压或挤压工艺制成，是一种没有任何织物加筋的均质薄膜。其典型厚度为0.25～4mm（挤压工艺）和0.25～2mm（滚压工艺）。

（2）复合土工膜：聚合物膜与土工织物加热压合或用胶粘剂粘合而成。可以是一层膜一层织物压合一起（俗称一布一膜），也可以是二层织物中间压合一层膜（二布一膜），根据工程需要还可以是三布二膜。这种膜的优点是土工织物能保护土工膜免被碎石刺破，免被人为损坏和机械压坏，而且土工织物具有排水作用，还可增加与接触面的摩擦系数。

（3）加筋土工膜：为了提高土工膜的抗拉、抗顶破、抗撕裂的强度，在聚合物内部加筋，加筋材料一般为锦纶丝布、锦纶帆布、丙纶针刺织物等。根据工程需要可选择加筋层数为一层、二层或三层等。

1.2土工膜的性能

土工膜的性能一般包括物理、力学、水力和耐久性能。

（1）物理性能指标：包括单位面积质量（g/mm2）、厚度（mm）、材料比重、孔径等。

（2）力学性能指标：包括抗拉强度、握持强度、撕裂强度、胀破强度、顶破强度、刺破强度等。

（3）水力性能指标：包括水平、垂直渗透系数、淤堵、防水性等。

（4）耐久性能指标：包括耐磨、抗紫外线能力、化学稳定性、生物稳定性及抗大气环境等。

（5）普通土工膜（PE膜）的性能指标为：

①密度不应低于900 kg/m3；②破坏拉应力不应低于12MPa；③断裂伸长率不应低于300%；④弹性模量在5oC不应低于70MPa；⑤抗冻性（脆性温度）不应低于-60oC；⑥联接强度应大于母材强度；⑦撕裂强度应大于或等于40N/mm；⑧抗渗强度应在1.05MPa水压下48h不渗水；⑨渗透系数应小于10-11cm/s；⑩膜厚度不小于0.25mm。

（6）复合土工膜的性能指标根据复合的膜与布的层数确定。

2土工膜防渗技术特点

2.1土工膜防渗形式

土工膜的防渗形式一般有垂直防渗、水平防渗、及其他防渗形式。

（3）其他防渗形式：根据工程实际情况可采用水平与垂直组合形式，或其他可靠防渗形式。

2.3土工膜类型的选择

土工膜类型的选择涉及两个问题，一是选择何种材料的土工膜，二是选用何种形式的土工膜（单膜或复合土工膜）。

（1）国内外土工膜所用的材料主要是聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）两种。工程选料时，主要根据力学性、可连接性、经济性三方面来选定。PE膜和PVC 膜的拉伸强度相差不大，PVC膜因添加有塑化剂，其拉伸率比PE膜大一些，柔性较好，并且与砂之间的摩擦系数大于PE膜；一般PE膜只能用加热熔合的方式连接，而PVC膜除此之外还可以采用特殊的粘合剂进行粘接；目前两种材料的价格基本相同，而PE膜的相对密度小于PVC膜，所以同样厚度情况下单位面积的价格PE膜要低一些。

（2）选用单膜还是复合膜主要从土工膜的作用和经济性综合考虑来确定。复合土工膜的第一个作用是可以增加膜与土料之间的摩擦系数，增加稳定性；第二个作用是保护土工膜不受运输和施工过程外力的损害。复合膜比单膜的力学性能有很大提高，有较强的各种情况适应能力；第三个作用是具有反滤排水功能，避免土工膜被水应力顶起的危险。我国目前堤坝建设心墙式垂直防渗大多采用单膜或多层单膜，斜墙式大多采用复合膜。单膜对低水头小型堤坝防渗效果良好，但在经济允许的情况下，复合膜具有更优越的工程特性。

3 土工膜防渗的优缺点

土工膜是一种柔性材料，具有可靠的防渗功能。其优点如下：

（1）结构简单。堤坝断面形式便于布置，只要土工膜上下的保护层作好，就可保证防渗功能的正常使用效果。

（2）防渗效果好。土工膜的渗透系数一般小于10-11cm/s，其厚度在满足制造工艺要求条件下，一般不小于0.25mm（单膜），防渗效果相当于渗透系数为10-7cm/s（非常密实），厚度为2.5m的黏土。计算渗透量非常小。

（3）施工方便。由于采用土工膜防渗，使堤坝断面结构简单，因此施工过程不繁琐，同时施工质量也容易保证。

（4）工程造价低。采用土工膜防渗，在防渗效果同等条件下，其材料费用可节省约30%左右，而且施工费用也比采用粘性土心墙或斜墙的低。

（5）可提高堤坝的应力和减少沉降。土工膜是柔性材料，具有较高的抗拉强度，可以承担土体的部分拉应力，即提高堤坝应力，增强坝体稳定性。而且土工膜具有抑制堤坝发生位移的作用，减少堤坝的沉降量。

土工膜与粘性土、混凝土等防渗材料相比，有如下几个弱点：

（1）容易破裂。土工膜是一种高分子化合物的柔性材料，厚度较薄，因此容易破裂。如运输或施工过程中的受损破坏；被石块等尖锐物刺破；堤坝过大的变形或不均匀沉降而导致破裂等。

（2）容易脆裂。其在低温环境下，性能恶化，容易脆裂。这方面可通过选择耐低温的品种或增加保护层厚度来解决。

（3）易老化。土工膜在接触阳光、冷热气候、臭氧的条件下，将较快老化而失去性能。但长期处于水中或埋在土里，其老化还是相当慢的。目前在正常使用条件下，其寿命可达50～100年。

（4）化学腐蚀。土工膜遇上某些化学物质，如酸性或碱性液体，或矿物油，可能会被腐蚀破坏。在用于封闭具有腐蚀性的固体或液体时，应考虑此方面问题。

土工膜防渗具有几方面的优点，同时也有缺点，在实际工程设计中，是采用土工膜还是采用粘性土或其他防渗材料，应结合工程具体情况，通过技术、经济综合比选确定。

第8篇：土工合成材料性能范文

关键词：防渗材料 复合土工膜 渗漏计算

Abstract: the composite geomembrane as seepage control material has good anti-seepage effect, the characteristics of the high cost performance, is widely used in engineering, combined with material characteristics and engineering practice of the application of the control indicators, in order to guide the rational science of the material in the engineering application, give full play to the advantages of the material.

Keywords: impervious material composite geomembrane seepage calculation

中图分类号：TV143+.3 文献标识码：A文章编号：

1 前言

土工膜是以聚合物或沥青为基本原料制成的一种相对不透水薄膜，复合土工膜是以土工膜为防渗基材，与无纺布复合而成的复合土工防渗材料，一般工程常用的有一布一膜和两布一膜。防渗漠的主要功能是防止液体渗漏和气体挥发，其原材料是一种高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀、耐低温、抗冻性能好。适应变形能力高，耐腐蚀、耐低温、抗冻性能好。无纺布是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性；它与塑料薄膜结合后，不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于无纺布表面粗糙，还增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。同时，它们对细菌和化学作用有较好的耐侵蚀性，不怕酸、碱、盐类的侵蚀。主要用于土石坝、堆石坝、砌石坝、混凝土坝、尾矿坝、污水库坝及库区、河道、渠道、蓄液池等工程的防渗，地铁、地下室和隧道的防渗衬砌，公路、铁路地基的防渗等。

在同类防渗材料中，复合土工膜在河道治理中应用较为广泛，尤其在北方，由于多为季节性河道，河道常年无水，而根据治理要求，需要蓄水形成水面景观，对于北方缺水尤为突出，需要充分考虑防渗方案的合理性及经济性，以达到工程最终目标，复合土工膜性价比一般均优于其它的防渗材料，成为河道防渗优先考虑的材料。

2复合土工膜相关特性

2.1 物理力学特性

（1）密度 土工膜的密度取决于其制造材料，常用的防渗材料为聚乙烯土工膜，可分为超低密度、低密度、中等密度和高密度，密度应不小于900kg/m3；土工布常用密度在150g/m2~400g/m2。

（2）抗拉强度 指试样承受承受均匀拉伸直直至断裂时单位宽度的最大拉力。膜的破坏拉应力应不小于12MPa，

（3）撕裂强度 指沿规定切缝撕裂时，抵抗裂缝延伸至整个过程中出现的最大撕裂力。撕裂强度应大于40N/mm。

（4）刺破强度 指抵抗集中荷载刺穿能力的特性指标，用来模拟实际工程中材料受到尖锐棱角石场压入而刺破的情形。复合土工膜比土工膜的刺破强度有明显的提高，见图1。

（5）摩擦系数 土工膜与土的摩擦系数较小，一般为0.2～0.3，复合土工膜一般为0.4～0.6(砂性土)，与土的类别及膜料的粗糙度有关，一般采用界面直剪试验及拉拔试验确定。

2.2水力防渗性能

防渗是复合土工膜在工程应用中的主要功能，土工膜既不透水也不透气，规范要求其渗透系数小于10-11cm/s。由于土工膜的透水水机理与多孔介质不同，室内难以采用常规的渗透实验精确测量其水力渗透系数，一般采用WVT试验测定材料的渗透系数。

2.3耐久性

土工膜在阳光下特别容易老化，薄的膜较厚的膜容易老化。紫外线在短期内就可对材料强度及伸长率产生很大的影响。

3复合土工膜在河道防渗工程中的应用

工程区域属寒带大陆性季风气候区，四季特征明显，夏季凉爽短促，昼夜温差悬殊，降雨集中，冬季寒冷漫长，春秋季节少雨多风。全年大部分时间受西伯利亚冷空气南下影响，风多雨少，气候干燥。

多年平均气温2.9℃，一月最冷，月均气温-15.3℃，七月最热，月均气温18.5℃，极端最低气温-34.8℃，极端最高气温35.1℃；多年平均降雨量394mm，最大冻土深度2.12m，光照充足，多年平均日照时数2931.7h。

河道为季节河道，除汛期，其余月份均干旱，随着城市的发展，城区可利用水面极小，为尽可能提高人均水面率，为居民创造一个宜居、舒适的生活环境，当地政府因地制宜，对河道进行综合治理，打造一个适宜的城市水环境。

该河道地下水位低，河床土透水性较大，而当地水源较为紧张，需要进行防渗处理，以满足河道蓄水的要求，故采用全断面水平防渗。防渗常用材料有复合土工膜及土工毯。前者材料防渗效果较好，但施工质量影响大，防渗材料易被植物根系扎破，削弱材料自身的防渗能力；土工毯作为一种生态防渗材料，防渗效果与前者相当，且施工工艺简单，扎破具有自我修复能力，但价格较高。本工程河道防渗采用复合土工膜。标准断面做法见图2。

图2 标准断面图

（1）膜厚度的选择

根据我国规范SL/T225-1998，对于重要的水利工程，膜厚不应小于0.5mm;对于一般工程膜厚不小于0.3mm。从理论上分析，由于土工膜的渗透系数极小，从防渗角度及水压力作用下抗拉理论分析，计算的土工膜厚也比规范规定的小得多，故还应从其它方面加以考虑：

1）刺破、顶破强度的影响，施工过程中碎石及颗粒极易造成对膜的的破损，而膜的损伤随着厚度的加大逐渐削弱;

2）膜的焊接随着膜厚的加大，有利于焊缝质量的保证;

3）对于PVC土工膜，材质中含有大量的增塑剂，易于挥发，膜越厚，影响越小。

结合以上原因，一般河道防渗可采用膜厚不小于0.5mm，以保证防渗效果。本工程设计采用0.5mm膜厚的两布一膜。

（2）边坡覆膜摩擦系数的控制

复合土工膜对于一般砂土的摩擦系数大于0.4，考虑到河道岸坡的稳定及护坡稳定，河道边坡坡率采用3，复合土工膜与膜上土之间抗滑稳定采用以下公式进行计算:

k=f/tgα

式中 k——抗滑稳定安全系数;

f—— 复合土工膜与土的摩擦系数;

α——土坡坡角。

经计算，安全系数1.2，满足规范要求。考虑到复合土工膜摩擦系数在供货材料中没有明确，故通过现场采用斜板试验测定其摩擦系数，经验证，所购产品满足设计要求。

（3）渗漏量计算

按照规范，正常渗漏量的计算如下：

Q=kAΔH/δ

式中 Q——正常渗漏量;

k——渗透系数;

A——渗透面积;

ΔH——膜上下游水头差;

δ——膜的厚度。

经计算，渗漏量为4×10-6m3/d/m2。

土工膜存在或多或少的缺陷和不均匀性;在大面积上铺设时，施工过程中也会造成膜材出现一定数量的裂纹，甚至破损。当复合土工膜上下均为渗透性好的土层时，可用伯努利孔口自由出流公式估算渗流量：

Q=0.6a

式中q——经单个孔洞的流量;

a——孔洞上面积;

h——土工膜上水头。

按美国垦务局实践经验，在保证严格施工的前提下，土工膜出现疵点的频率约为4000m2有一处，尺寸约为10mm2，经计算，渗漏量为8×10-3m3/d/m2。考虑蒸发损失，与实际观测成果较为符合。

结语

第9篇：土工合成材料性能范文

1．1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。

1．2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。

2水利工程中土工合成材料的应用和施工方法

2．1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。

2．2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。

3结束语