材料方面論文
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材料方面論文篇1
淺析道路橋梁工程材料質(zhì)量檢測優(yōu)化思考
【摘要】道路橋梁工程的抗環(huán)境腐蝕作用日益受到建筑行業(yè)的重視，而其從本質(zhì)上而言是由工程材料質(zhì)量決定的。當(dāng)前質(zhì)量檢測的重心更多傾向于材料的強(qiáng)度檢測，而在其耐久性方面則有所欠缺，有鑒于此，本文討論了道路橋梁工程材料質(zhì)量檢測的重要性。
【關(guān)鍵詞】道路橋梁工程;材料質(zhì)量檢測;抗腐蝕性;耐久性;優(yōu)化策略
引言
道路橋梁工程建設(shè)完成后，在長期的使用過程中，各類外部因素會對其使用性能及使用壽命造成影響。這就對其抗腐蝕性能提出了較高要求，現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與相關(guān)施工規(guī)范，更多關(guān)注的是工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及其荷載能力，側(cè)重于其安全性與適用性，而對其在建成投入使用后的各類因素造成的性能及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降重視不足。尤其是環(huán)境因素在長期使用過程中造成材料性能的降低，進(jìn)而造成混凝土結(jié)構(gòu)性能下降是造成工程整體使用功能性減弱的主要原因。這就對原材料的質(zhì)量提出了更高要求，高質(zhì)量的原材料在環(huán)境作用下可以較長年限的保證其使用性能，保障其構(gòu)造的混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，增強(qiáng)道路橋梁工程的抗腐蝕性能。
1道路橋梁工程抗腐蝕性能
道路橋梁工程的抗腐蝕性能主要由混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)，環(huán)境作用對于混凝土的腐蝕首先在表層進(jìn)行，損傷其截面或是表面混凝土材料強(qiáng)度性能，進(jìn)而損傷內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成鋼筋銹蝕等，劣質(zhì)混凝土材料的存在會加速這個過程，尤其是和易性差的材料組成的混凝土，其密實度不足，使環(huán)境作用等外部因素可以乘隙而入，而有害物質(zhì)如氯離子等含量超標(biāo)，也會加速混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕。道路橋梁工程抗腐蝕性能不足，一方面導(dǎo)致維修保養(yǎng)的成本增加，另一方面也會很大程度上降低工程的使用壽命，縮短重復(fù)建設(shè)周期，造成資源浪費。
2道路橋梁工程材料檢測的重要性
2.1水泥對混凝土性能的影響
水泥是混凝土的主要構(gòu)成材料，其質(zhì)量直接決定了混凝土材料的性能。水泥的水化熱是混凝土結(jié)構(gòu)成型過程中形成結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因，劣質(zhì)的水泥不僅強(qiáng)度性能較差，而且其與其它配料的相容性差，形成較大的混凝土結(jié)構(gòu)缺陷，在后續(xù)使用中，環(huán)境對其侵蝕作用更為明顯，結(jié)構(gòu)上的裂縫為外部因素提供了入侵通道。
2.2骨料對混凝土性能的影響
骨料作為混凝土強(qiáng)度結(jié)構(gòu)及耐久性構(gòu)造的重要材料，其泥沙含量、堅固性、化學(xué)物質(zhì)含量、級配、抗壓強(qiáng)度、吸水性等都對混凝土性能產(chǎn)生重要的影響。骨料中的粗集料在吸水后其強(qiáng)度和性能會存在一定程度的變化，不合適的骨料類型會降低骨料抗壓強(qiáng)度，形成混凝土內(nèi)部細(xì)微裂縫，在長期使用過程中發(fā)展為大裂縫，降低混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。未清理干凈的骨料使用過程中，如果有害物質(zhì)超標(biāo)，會對混凝土組成材料之間的物理化學(xué)作用造成不利影響，使的配比出現(xiàn)錯誤，降低混凝土質(zhì)量水平。
2.3外加劑對混凝土性能的影響
化學(xué)外加劑是提升混凝土性能的重要物質(zhì)。如減水劑等，可以很大程度上降低混凝土澆筑、成型過程中的水化放熱，對溫度裂縫的形成起到良好的抑制作用;阻銹劑則可以對鋼筋結(jié)構(gòu)的銹蝕起到保護(hù)作用，引氣劑、混凝劑、膨脹劑等都可以一定程度上改善混凝土的性能，提升其環(huán)境耐受力。但是，各種外加劑中的化學(xué)成分之間也會存在有沖突情況，如果不進(jìn)行兼容性測定，外加劑的添加可能起到相反的作用，同時外加劑中的氯離子含量如果不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，也會導(dǎo)致混凝土耐久性的下降。
2.4摻合料對混凝土性能的影響
以摻粉煤灰為例說明摻混合料對混凝土性能的影響。在拌制混凝土過程中加入粉煤灰，對混凝土膠結(jié)材級配能夠起到較好的改良作用，因為混凝土的骨架由粗細(xì)集料構(gòu)成，其物理結(jié)構(gòu)中存在空隙，水泥顆粒則填充在這些縫隙中，因為水泥顆粒仍舊呈現(xiàn)不規(guī)則狀態(tài)，其組成的結(jié)構(gòu)中仍舊留有較小的空隙，而粉煤灰的粒徑更小，摻入后可以進(jìn)一步填充這些縫隙，由此可以對混凝土體系的顆粒級配起到很好的優(yōu)化效果。該過程釋放原有該空隙中的水，提升混凝土體系自由水含量，從而提高混凝土和易性。從另一個角度而言，粉煤灰的使用降低了水泥用量，對水化熱的產(chǎn)生起到一定程度上的抑制作用，同時其可以延緩混凝土的凝結(jié)時間，使得放熱的過程更為緩慢，避免了急劇溫度變化導(dǎo)致的劇烈形變，對混泥土裂縫尤其是大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生起到良好的制約作用。除此之外，空隙的減少提升混凝土的密實度，減少混凝土膨脹并對水化反應(yīng)起到促進(jìn)作用，由此提升混凝土抗?jié)B性能、抗腐蝕性能以及耐久性?？偠灾?，材料是混凝土質(zhì)量的基本保證，也是其耐久性和抗腐蝕能力的基礎(chǔ)性能保障，優(yōu)質(zhì)的材料才能保障混凝土的性能，進(jìn)而保障道路橋梁工程的質(zhì)量，進(jìn)行材料檢測的重要性不言而喻。目前而言，因為材料質(zhì)量的檢測更為偏向于荷載強(qiáng)度性能的保障，而一定程度上忽視了材料耐久性方面的檢測，實質(zhì)上，這兩者之間并沒有嚴(yán)格的沖突。下文將在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)上，提出強(qiáng)化材料耐久性能檢測的優(yōu)化策略。
3道路橋梁工程質(zhì)量檢測的優(yōu)化策略
3.1水泥質(zhì)量檢測優(yōu)化策略
所用水泥質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥(強(qiáng)度≥42.5級)。為保證其耐久性，立窯水泥是不允許選用的，同時要選用緩凝、低水化熱及適度C3A含量的水泥，檢測中，水泥中C3A含量滿足在6~12%之間的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對于環(huán)境作用等級為D、E、F，水泥中C3A含量不宜超過8%;所用水泥的氯離子含量應(yīng)低于0.06%，總堿量應(yīng)低于0.6%。
3.2集料質(zhì)量檢測優(yōu)化策略
集料檢測時除應(yīng)符合現(xiàn)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的一般技術(shù)要求。必須對堿集料的潛在活性進(jìn)行檢測，要求活性集料不會產(chǎn)生堿和集料堿的化學(xué)反應(yīng);粗集料含泥量在0.7%以下，泥塊含量在0.25%以下;細(xì)集料含泥量不超過1.0%，泥塊含量則應(yīng)不超過0.5%。堅固性試驗結(jié)果質(zhì)量損失應(yīng)小于10%(粗集料)和5%(細(xì)集料)。細(xì)集料一般選用優(yōu)質(zhì)河砂，云母檢測含量在2%以下，細(xì)度模數(shù)(Mx)分為：粗砂Mx=3.7~3.1，中砂Mx=3.0~2.3，細(xì)砂Mx=2.2~1.6;在混凝土配制時應(yīng)同時考慮砂的細(xì)度模數(shù)和級配情況，不得使用細(xì)砂，顆粒級配應(yīng)滿足Ⅱ區(qū)級配要求;粗集料檢測：①要求達(dá)到級配要求，因通常采用碎石即卵石等，應(yīng)對其壓碎指標(biāo)進(jìn)行檢測，要求在10%以下，針片狀顆粒所占比例應(yīng)小于7%;②要進(jìn)行有害物質(zhì)檢測，硫化物含量要求在0.5%以下;③堆積密度要求在1500kg/m3以上，致密性石子則要求在1600kg/m3以上;④粒徑的檢測，最大粒徑小于1/4結(jié)構(gòu)物最小尺寸，同時應(yīng)小于結(jié)構(gòu)鋼筋最小凈距的3/4及保護(hù)層2/3，耐久性混凝土的粗集料最大粒徑還不應(yīng)超過25mm;⑤按照《公路工程巖石試驗規(guī)程》檢測粗集料來源巖體抗壓強(qiáng)度，其強(qiáng)度應(yīng)在混凝土強(qiáng)度的兩倍以上。
3.3外加劑質(zhì)量檢測優(yōu)化策略
所采用的化學(xué)外加劑，要由相關(guān)部門依據(jù)《混凝土外加劑》相關(guān)規(guī)定嚴(yán)格檢驗并出具合格證，使用前復(fù)驗效果，使用時應(yīng)符合產(chǎn)品說明及《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》。結(jié)合化學(xué)外加劑自身特點及使用目的，分析其經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)條件選擇品種后，再依據(jù)具體狀況進(jìn)行試驗調(diào)整摻量，檢驗其實用性能。配制耐久性混凝土所用的化學(xué)外加劑及其使用尚應(yīng)符合如下要求：①各種化學(xué)外加劑應(yīng)具備推薦摻量及相應(yīng)減水率等重要信息的廠家配套相關(guān)說明書。包括主要成分化學(xué)名稱等基本信息，含堿量以及氯離子含量等基本參數(shù)。同時應(yīng)有注意事項說明，包括超量或欠量使用時的有害影響、摻和方法和使用說明等;②配制耐久性混凝土所用的外加劑減水率應(yīng)至少達(dá)到20%;③當(dāng)混合使用多類外加劑時，進(jìn)行相容性檢測;④氯離子含量檢測中需滿足混凝土中膠凝材料總重的0.01%以下的技術(shù)要求。
3.4拌合物質(zhì)量檢測優(yōu)化策略
混凝土拌合物中總堿量及氯離子總量在質(zhì)量檢測中應(yīng)予以嚴(yán)格控制?？倝A量一般應(yīng)在3.0kg/m3以下;其中的水溶氯離子總量，潮濕或半潮濕環(huán)境條件下，檢測結(jié)果應(yīng)在膠凝材料重量的0.2%以下;干燥條件下檢測結(jié)果則應(yīng)在0.3%以下;其他氯鹽環(huán)境下，如海水、除冰鹽等，則應(yīng)在0.1%以下;預(yù)應(yīng)力混凝土檢測要求需要更高，應(yīng)達(dá)至0.06%以下的檢測標(biāo)準(zhǔn)。此外，混凝土強(qiáng)度評定驗收應(yīng)分批進(jìn)行，同一驗收批的混凝土應(yīng)由強(qiáng)度等級相同、配合比和生產(chǎn)工藝基本相同的混凝土組成，對現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件宜按分項工程劃分;對于有抗氯子滲透要求的混凝土，則應(yīng)在現(xiàn)場制作成型混凝土試件，委托有資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)檢測抗氯離子滲透指標(biāo)，以評價混凝土的耐久性指標(biāo)是否滿足設(shè)計要求。
4結(jié)束語
道路橋梁工程是城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在人們的工作生活中發(fā)揮著重要的作用，其在長期使用中的安全性必須得到充分的保障。因此，其抗環(huán)境腐蝕能力及耐久性需要建設(shè)者予以足夠的重視，要做好相關(guān)工作，就要從源頭上的材料質(zhì)量做起，注重材料質(zhì)量性能的檢測，在傳統(tǒng)材料強(qiáng)度性能的要求上，增加對材料耐久性能的關(guān)注度，并采取有效措施，從而在不斷的實踐工作中總結(jié)經(jīng)驗，改進(jìn)方法，提高道路橋梁工程較長時間周期內(nèi)的使用性能。
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材料方面論文篇2
淺談機(jī)械專業(yè)工程材料教材建設(shè)思考
【摘要】根據(jù)多年工程材料課程的教學(xué)實踐經(jīng)驗，結(jié)合我國工程材料教材的現(xiàn)狀,提出我校機(jī)械專業(yè)教材建設(shè)的改革建議，優(yōu)化教材結(jié)構(gòu);教材形式應(yīng)多元化;教材內(nèi)容方面應(yīng)注重學(xué)用結(jié)合，重視綜合性與應(yīng)用性。
【關(guān)鍵詞】工程材料;機(jī)械專業(yè);教材建設(shè)
《工程材料》是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，它主要講述機(jī)械制造所用材料的基本知識。它既是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入專業(yè)領(lǐng)域的入門課程，又是使學(xué)生掌握基本原理的理論課程，也是綜合培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生自學(xué)能力、獨立分析能力的課程。課程內(nèi)容豐富，理論性和實踐性都很強(qiáng)，涉及的知識面非常廣，信息量大[1]。隨著材料科學(xué)與材料工程技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)專業(yè)計劃的不斷修改，該課程學(xué)時數(shù)大大減少，在總學(xué)時越來越少，工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的新材料、新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)的情況下，工程材料課程改革是擺在我們面前的一個重要課題。而課程的改革首先涉及到教材的改革，必然面臨以下幾個問題：(1)怎樣解決學(xué)時少、內(nèi)容多的矛盾,學(xué)科內(nèi)容的更新、改造如何進(jìn)行;(2)怎樣處理好基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)和較高層次概念之間的關(guān)系;(3)怎樣體現(xiàn)素質(zhì)和能力教育，通過適量的學(xué)習(xí)，達(dá)到提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。目前，機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的《工程材料》課程是與眾多專業(yè)課有著密切聯(lián)系的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，如《金屬工藝學(xué)》、《材料成型基礎(chǔ)》等。然而，目前使用的《工程材料》教材理論性較強(qiáng)，內(nèi)容繁雜、抽象和枯燥。不同版本教材基本延續(xù)傳統(tǒng)教學(xué)模式和內(nèi)容，在內(nèi)容上追求的大而全，重點相對不突出。因此，教材內(nèi)容的選擇與教學(xué)大綱的制定要充分體現(xiàn)高等技術(shù)師范教育的層次規(guī)格和教學(xué)特點，以專業(yè)群體對綜合能力的要求為依據(jù)來決定課程內(nèi)容的取舍，理論部分的內(nèi)容力求與今后工作中的實用性相結(jié)合，適當(dāng)?shù)滩闹羞^于深奧的理論，簡化繁雜的公式推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)其實用性、加強(qiáng)學(xué)生實際能力的培養(yǎng)[2]。
1改革工程材料教材內(nèi)容，加強(qiáng)綜合性與應(yīng)用性
多年的教學(xué)實踐和我國機(jī)械專業(yè)工程材料課程教材的現(xiàn)狀證明，傳統(tǒng)的《工程材料》教材內(nèi)容的組織與安排不能滿足選材、用材、正確選擇加工方法并制定加工路線的教學(xué)目的要求。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，陳舊的知識必將不斷被淘汰。編者要總結(jié)過去、著眼當(dāng)前、預(yù)測未來，要正確處理好繼承與更新的關(guān)系。要分析研究教材的現(xiàn)有內(nèi)容和體系，講述工程材料的基本理論，主要介紹材料的結(jié)構(gòu)與性能以及材料組織與性能的控制，解決材料成分組織變化規(guī)律及性能之間的關(guān)系，在保證必需的基本概念與基本理論的基礎(chǔ)上，重點簡化處理晶體學(xué)知識(如晶面、晶向指數(shù)、過多的位錯理論)、相圖知識等。第三部分講述零件的失效、強(qiáng)化、選材及用材知識。重點從機(jī)械設(shè)計與制造角度出發(fā)，介紹零件在不同的服役條件下的失效方式及其對性能的要求，確定零件抵抗失效的性能指標(biāo)，結(jié)合常用材料基本特性，進(jìn)而合理地選擇材料、使用材料。
改革后的教學(xué)內(nèi)容在適度保證了材料學(xué)科理論性與系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上，突出加強(qiáng)了運用材料知識解決設(shè)計與制造過程中的相關(guān)問題[3]。教材的基本內(nèi)容應(yīng)該是全國大多數(shù)院校、學(xué)生在規(guī)定的課時內(nèi)能真正掌握的。這里要正確處理數(shù)量和質(zhì)量的關(guān)系。精選內(nèi)容也是要少而精。往往不是教師教得愈多,學(xué)生也掌握得愈多。由于學(xué)時有限，學(xué)得過多往往會消化不良，甚至連最基本的東西也沒能掌握。教材編者應(yīng)在精選內(nèi)容上把好關(guān)。一本教材不能面面俱到,而應(yīng)當(dāng)削枝強(qiáng)干，詳略得當(dāng)。可有可無的次要內(nèi)容和枝節(jié)問題，一律刪去，盡量讓學(xué)生學(xué)起來線索清楚。為體現(xiàn)教材內(nèi)容的先進(jìn)性，就必須充分重視新材料、新技術(shù)、新工藝的引入。
2優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)與教學(xué)體系
《工程材料》課程內(nèi)容豐富，理論性和實踐性都很強(qiáng)，涉及的知識面非常廣，信息量大。此外，課程內(nèi)容龐雜，概念、名詞術(shù)語繁多，且內(nèi)容分散，系統(tǒng)性不強(qiáng)。加上學(xué)生從中學(xué)到大學(xué)已習(xí)慣于基礎(chǔ)課的模式，對于《工程材料》中那些接近工程實際的問題較為生疏，結(jié)果學(xué)生普遍感到難以理解，主次難分，枯燥乏味，難以聯(lián)系實際。皮亞杰說“教師不應(yīng)企圖將知識塞給學(xué)生，而應(yīng)找到能刺激學(xué)生、引起學(xué)生興趣的材料，然后讓學(xué)生自己去解決問題。”筆者認(rèn)為，要想提高本科生學(xué)習(xí)本門課程的興趣，導(dǎo)入案例式教學(xué)是非常應(yīng)該采用的。所謂案例式教學(xué)，就是將日常生活中的和材料有關(guān)的現(xiàn)象或工程實踐中的實例與工程材料學(xué)課程里抽象的概念對應(yīng)起來。如在工業(yè)用鋼選擇及舉例的內(nèi)容中，零件的種類和復(fù)雜程度選擇了各類機(jī)械中最具代表性的復(fù)雜件，如減速箱體、機(jī)床床身、發(fā)動機(jī)的氣缸體等，以此強(qiáng)調(diào)工程背景，并正確處理質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本之間的關(guān)系，其目的是在培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力。通過這樣的實例教學(xué)，就會使學(xué)生很容易建立起塑性變形工藝和熱處理工藝與組織、性能間的關(guān)系，并激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。同時，在主要章節(jié)后,均有類型豐富的綜合性課后作業(yè)題。
3總結(jié)
《工程材料》是機(jī)械類專業(yè)的比較重要的基礎(chǔ)課程之一，教學(xué)內(nèi)容的組織應(yīng)緊緊圍繞專業(yè)需求，內(nèi)容的選擇既要有代表性又應(yīng)結(jié)合當(dāng)前工程材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，體現(xiàn)出明顯的專業(yè)針對性，同時研究相應(yīng)的教學(xué)方法，以便學(xué)生快速準(zhǔn)確的掌握相關(guān)知識。
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