土木工程材料工程实例分析与创新漫谈汇编.doc

土木工程材料工程实例分析与创新漫谈汇编 土木工程材料工程实例分析与创新漫谈汇编 1.土木工程材料的基本性质 [工程实例分析1—1]加气混凝土砌块吸水分析 现象：某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为表观密度为700kg／m3的加气混凝±砌块。在抹灰前采用同样的方式往墙上浇水，发现原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块虽表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。 原因分析：加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为“墨水瓶”结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸发形成的毛细孔。因此，吸水及导湿均缓慢，材料的吸水性不仅要看孔数量多少，还需看孔的结构。 [工程实例分析1—2]测试强度与加荷速度 现象：人们在测试混凝土等材料的强度时可观察到，同一试件，加荷速度过快，所测值偏高。 原因分析：材料的强度除与其组成结构有关外，还与其测试条件有关，包括加荷速度、温度、试件大小和形状等。当加荷速度过快时，荷载的增长速度大于材料裂缝扩展速度，测出的数值就会偏高。为此，在材料的强度测试中，一般都规定其加荷速度范围。 [工程实例分析1—3]水池壁崩塌 现象：某市自来水公司一号水池建于山上，1980年1月交付使用，1989年6月20日池壁突然崩塌，造成39人死亡，6人受伤的特大事故。该水池使用的是冷却水，输入池内的水温达41℃。该水池为预应力装配式钢筋混凝土圆形结构，池壁由132块预制钢筋混凝土板拼装，接口处部分有泥土。板块间接缝处用细石混凝土二次浇筑，外绕钢丝，再喷射砂浆保温层，池内壁未设计防渗层，只要求在接缝处向两侧各延伸5cm的范围内刷两道素水泥浆。 原因分析如下： (1)池内水温高，增加了对池壁的腐蚀作用，导致池壁结构过早破损。 (2)预制板接缝面未打毛，清洗不彻底，故部分留有泥土；且接缝混凝土振捣不实，部分有蜂窝麻面，其抗渗能力大大降低，使水分浸入池壁，并对 钢丝产生电化学反应。事实上所有钢丝已严重锈蚀，有效截面减少，抗拉强度下降，以致断裂，使池壁倒塌。 (3)设计方面亦存在考虑不周，且对钢丝严重锈蚀未能及时发现等问题。 [工程实例分析1—4]材料微观结构对性能的影响 现象：某工程灌浆材料采用水泥净浆，为了达到较好的施工性能，配合比中要求加入硅粉，并对硅粉的化学组成和细度提出要求，但施工单位将硅粉误解为磨细石英粉，生产中加入的磨细石英粉的化学组成和细度均满足要求，在实际使用中效果不好，水泥浆体成分不均，请分析原因。 原因分析：硅粉又称硅灰，是硅铁厂烟尘中回收的副产品，其化学组成，微观结构为表面光滑的玻璃体，能改善水泥净浆施工性能。磨细石为SiO 2 ，微观结构为晶体，表面粗糙，对水泥净浆的施工英粉的化学组成也为Si0 2 性能有副作用。硅粉和磨细石英粉虽然化学成分相同，但细度不同，微观结构不同，导致材料的性能差异明显。 [创新漫谈1-1]高强度和高韧性的结合--钢筋混凝土的诞生 钢筋混凝土将钢筋的高韧性和混凝土的高强度结合在一起，性能优异，是目前应用最为广泛的土木工程材料。它是如何诞生的呢?这里面有一个有趣的故事。 水泥刚发明时，人们用水泥、砂子和水配制成砂浆，凝固后成为人造石块，这种石块抗压强度很高，但抗拉强度只有抗压强度的十分之一，应用范围有限。 法国有一个叫蒙尼亚的园艺师，他在工作牛需要经常搬动花盆，稍不留神就会打破泥瓦花盆。1867年的一天，蒙尼亚突发奇想，他在花盆外箍上几道铁丝作保护，然后在铁丝外抹上一层水泥砂浆，这样即可掩盖铁丝，又可防止铁丝生锈。蒙尼亚制造的花盆结实耐用，不易破碎，外观也不错，很受人们的欢迎，他为此申报了专利，自己也由一个园艺师变为花盆制造商。 到了19世纪末，俄国建筑师别列柳布斯基研究高层建筑时，迫切需要重量小、强度高的新结构材料。他对蒙尼亚的发明作了仔细的考察，发现要应用于建筑领域，有两个问题必须解决，其一是水泥和砂子都太细小，无法承受大的压力；其二是钢丝太细，容易被拉长断裂，受力不能太大。针对这两 个问题，别列柳布斯基采取了两个措施，一是在水泥浆料中加入相当数量的石块；二是用钢筋代替铁丝。他随即进行了试验，结果令人相当满意，钢筋混凝土正式诞生了。 1904年俄国用钢筋混凝土结构代替岩石结构建造了一个高数10m的灯塔，具有自重轻、建造成本低、抗气候变化能力强的优点，引起了世界建筑界的广泛赞誉，从此以后世界建筑史进入了钢筋混凝土的新纪元。 此后，人们将混凝土充填于钢管中，制成了钢管混凝土。当受到强力作用时，钢管内的混凝土会随钢管一起变形，而不会崩裂。用钢管混凝土制建筑物构件，具有用钢量少、不需要模板、施工方便等优点。 [创新漫谈1-2]因地制宜用材的万里长城 万里长城以磅礴的气势飞越崇山峻岭，是我国古代劳动人民的杰作，也是建筑史上的丰碑。万里长城选用材料因地制宜，堪称典范。 长城在居庸关、八