化学论文---土木工程与化学材料.docxVIP

化学与土木工程 李大帅 学院：土木工程学院 专业：土木工程 学号：1153310522 手机号 邮箱：lidashuai0307@ 摘要：土木工程是一门历史悠久的学科，在其漫长历史中，它的发展与化学材料的发现密不可分。工程材料的品种、质量直接影响其所建造工程的使用功能、耐久年限、经济成本等方面，并且制约着工程设计和施工方法。本文将介绍化学材料与土木工程的历史关系、当前常见工程材料的现状、近年出现的新型材料，以及对化学材料未来前景的展望。 关键词：土木工程；联系；化学材料；前景 一·引言土木工程是一门历史悠久的学科，在过去，它包括一切非军事用途的民用工程项目[1]。如今，它包含的不少内容已经单独成科，所以它与很多学科相交叉，而在所有交叉的学科中，又以材料学有关，纵观历史，我们会发现，土木工程的发展几乎是随着不同的建筑材料的出现进行的，土木工程与化学密切相关。 二· 历史关系 2.1·石器时期 由当今的考古调查可知，在石器时期，由于化学工艺基本上没有发展，人们只能选择居于天然山穴和树巢中从而抵御雨雪风寒和野兽袭击。 2.2·青铜器时期 进入青铜器时代，化学工艺的发展，人们开始搭建简单的房屋开凿石材建造简易的房屋以及纪念性构筑物，从而使建筑材料发生变化，推动了古代土木工程的发展。 2.3·铁器时期 随着化学工艺的进一步发展，人类进入铁器时代，铁器开始得到广泛应用，出现了木结构及“版筑建筑”[2]即墙体用木板或木棍做边框，然后在框内浇注黏土，用木杵夯实之后将木板拆除的建筑物，此时已经能够建造出舒适性较好的建筑物，所使用的主要是天然石材，木材，黏土，茅草等天然材料。这些材料的获取简单方便，符合当时的社会环境，但是也具有一定的缺陷，如，这些材料的性能不强，不耐腐蚀，使用时间不长等。化学工艺不断地发展，人类已经能够用黏土烧制砖、瓦，用石灰岩烧制石灰，土木工程材料由天然材料进入了人工材料阶段，使用的结构材料主要是砖，石和木材。砖是用粘土烧制成的，是一种常用的砌筑材料。瓷砖的生产和使用在我国历史悠久，有秦砖汉瓦之称。制砖的原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低、体积小便于组合，粘土砖还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点。所以至今仍然广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。 2.4·近现代时期 进入近代后，随着工业革命的进展，科学技术发展迅速，化工技术也得到了极大的发展，土木工程材料也是发展迅猛，出现了很多以水泥、钢材、混凝土为代表的复杂的人工材料。这些材料与原来的材料相比，无论是在使用寿命，还是在性能上都具有很大的优势。而这些材料的出现，必然是伴随着化学的迅猛发展的过程。?? 三· 工程材料现状 3.1·常用工程材料 3.1.1·水泥 水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥按其用途及性能可以分为普通水泥，专用水泥和特殊水泥。普通水泥用于一般建筑的使用；专用水泥就是有专门用途的水泥，如G级油井水泥；特性水泥是某种性能比较突出水泥，如磷铝酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥和磷酸盐水泥。 水泥的生产一般包括可分生料制备、熟料煅烧和水泥制成等工序。在水泥中主要包含以下化学成分（以硅酸盐水泥为例）：氧化钙（CaO），二氧化硅（SiO2），二氧化二铁（Fe2O3），三氧化二铝（Al2O3）。水泥的凝结和硬化发生的化学反应为[3]： 、3CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+Ca（OH）2； 2)、2CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+Ca（OH）2； 3)、3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O（水化铝酸钙，不稳定）； 3CaO·Al2O3+3CaSO4·2 H2O+26H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O（钙矾石，三硫型水化铝酸钙）； 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+2〔3CaO·Al2O3〕+4 H2O→3〔3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O〕（单硫型水化铝酸钙）； 4)、4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O。 3.1.2·混凝土 混凝土[4]是当代主要的土木工程材料之一，它是有胶结材料，骨料和水按一定的比例配制，?经搅拌振捣成型，在一定情况下养护成型的人造石材。它具有很多优点：首先，在硬化前具有良好的可塑性；其次，混凝土和钢筋具有良好的粘结力；最后，可就地取材，生产工艺简单，价格低廉。混凝土种类很多，可根据按材料可分为水泥混凝土，沥青混凝土，石膏混凝土及聚合物混凝土等。?为了克服混凝土抗压强度低的缺陷，将混凝土与其他材料复合出现了钢筋混凝土，预应力混凝