土木工程与材料的研究

吴泽燚　朱淑婷

摘 要：随着社会的不断进步，土木工程材料也在不断革新与进步，从一开始的泥土到砖瓦，再从砖瓦到钢筋混凝土，又从钢筋混凝土到预应力混凝土，总之在不断进步。所以，为了满足土木工程中的一些需要，工程材料就需要不断改进，以提高工程质量。

关键词：土木工程;材料;应用

建筑材料的选择对于创造理想的生活环境至关重要。然而，目前建筑材料选择方法中的评估标准仅限于材料能量性能和预期寿命等量化指标。尽管建筑材料市场对绿色产品的兴趣越来越大，但知识差距仍然存在，因为很难确定哪种产品比其他产品更环保、更方便用户。另一方面，视觉审美偏好等定性要求被忽略了。因此，应该将常规建筑材料性能被纳入多标准决策分析，以确定最终建筑材料类型。

1 土木工程中材料应用的现状

随着科学技术的不断发展，与之前相比，现在的土木工程在一些方面已经获得了明显的改善，像在物理性能方面，应用范围方面等。尽管土木工程材料的研究在不断进步，但是存在一些问题，在来源方面，因为人们的建设导致土木工程材料的用量越来越多，需求量不断提高，以至于人们对矿物的开采量越来越大，不利于社会的可持续发展。因此，需要材料拥有高性能、高质量和多功能等特点，这也需要人们的不断努力与付出。

2 土木工程中材料管理的介绍

2.1 土木工程材料管理的意义

土木工程材料对于土木工程至关重要，因为土木工程材料是一切工程的根源与基础，只有将这根源做好，才能确保之后施工的正常进行以及建造完成后的正常使用。在施工过程中，不能为了节省材料，金钱或是时间而选择不合格的材料或是偷工减料，这就会影响整个建筑，最后会带来严重的后果。所以要提高对施工材料的管理，运用合格安全的材料，这样才能确保施工的质量，制造出高质量的建筑。

2.2 土木工程材料管理的缺陷

第一个方面：实在材料建造中出现的问题，一些厂家在建造材料后，没有进行安全性或是合格性监测就发放到了市场，从而导致在实际建设过程中因质量问题出现一些事故，这就需要检测机构对厂家生产的材料进行检测，不能让其钻一些空子;另外一个方面，实在施工时出现的问题，一些管理人员管理经验不足，更甚的为了一些利益而贪污腐败，导致在施工过程中使用不合格的材料，从而影响整个建筑的质量，甚至危害到人的生命安全。

3 传统材料在土木工程结构中的应用

随着社会的不断发展，人们在土木工程材料中越来越追求新型材料或是智能材料，但一些传统的材料在土木工程建筑中还是必不可少的，当传统材料与一些新物质相结合就会形成新型材料或是智能材料。像石膏，当其中加入纤维和其他外加剂时，就制成纤维石膏板，与普通石膏相比，抗弯强度较强，更加方便等等;还有钢筋混凝土，当它与纤维复合材料组合在一起时，就能减少腐蚀，提高承载能力。所以，当传统材料工程建筑中是必不可少的，能与新型材料相结合，制造出多功能材料，具有重要價值。当然在建设过程中也会考虑经济因素，这使得传统材料也必不可少。

4 智能材料在土木工程中的应用

许多智能材料在尺度上是多相复合材料，因此它们的整体力学性能很大程度上取决于每种组分的力学性能。弹性性能是复合材料整体性能和分析的关键参数，在设计中也具有实际意义。由于每个成分的粒子位置的随机性，智能材料的整体性能也不是确定性的值。因此，预测智能材料的弹性是一项具有挑战性的任务。已有研究提出了一种数值模拟算法来全面研究智能材料试样的整体弹性性能。有限元模型，加上蒙特卡罗模拟，随后被用来预测整体模量和泊松比。具体来说，考虑了两种典型的建筑材料;土石混合物和混凝土。

4.1 形状记忆合金在土木工程中的应用

形状记忆合金（SMA）是一类具有形状记忆效应（Shape Memory Effect）的智能合金材料。这种智能合金材料可用于开发土基建筑材料，为了确定这种稳定机制在建筑中的效果，已有研究对不同合金类型在用挤压技术生产的碱活化稳定土中的增强效果进行了对比分析，以评估合金材料度对建筑结构的影响。还研究了物理性能，并评估了最佳合金量。

4.2 光导纤维在土木工程中的应用

也有学者研究的目的是评估制成光纤维混凝土结构的生态友好复合材料的传导能力。为此，进行了热导率和声音传播速度等试验。结果表明，纤维形成的复合材料适用于多种结构。

4.3 压电材料在土木工程中的应用

已有研究介绍了压电类智能材料的内容，按压电材料和压电技术对其分组。讨论了压电材料的可靠性。结果表明，设定要求的最有效方法是根据建筑物和其他的相关参数来判断其在静变形控制能、噪声主动控制等方面的应用程度。

4.4 压磁材料在土木工程中的应用

压磁材料的抗压强度、密度和孔隙密度是根据标准程序通过实验确定的，该标准程序用于由两种不同比例的试样，基于试验数据建立了一个神经网络模型并进行交叉验证，其目的有两个：将工程性质与压磁材料组成相关联;通过压磁材料灵敏度分析定量估计混合组分对工程性质的影响。

5 土木工程材料发展的趋势

社会在不断发展，科技在不断革新，人类也在不断进步，土木工程材料也将趋于更好的发展。主要有以下几个趋势：第一，研发高性能材料，使研制出来的材料具有轻质，高强度，高耐久性和多功能性等等，还有运用复合技术制造出一些复合材料，就如高性能混凝土，其中有低强混凝土、轻质混凝土和自密实混凝土，还有新型节能墙体材料，FRP复合材料;第二，能够充分利用地方材料，尽可能减少对一些资源的开采，能够对一些废物重新利用，变废为宝，促进可持续性发展以及减少对环境的污染;第三，杜绝生产一些含有对身体有危害的元素的材料，如重金属等有害元素，同时需要研发对身心有利的材料。

参考文献

[1]谢子建.土木工程施工中的材料选择及质量控制对策[J].2017.12

[2]周成峰.土木工程中智能材料的应用研究与发展[J].（2017）26-0116-03

作者简介：

吴泽燚（1999—09—28），浙江萧山人，土木工程专业，本科生.