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材料研究分析范文1
【關鍵詞】車內空氣；內飾材料；甲醛；液相色譜
1 前言
隨著人們生活水平提高，汽車逐步成為大眾交通工具，對于汽車內飾所揮發出的有毒有害的氣體的研究受到越來越到關注，汽車內飾材料中選用了真皮、座椅、油漆和塑料裝飾件等材料，以及對車輛主要內飾材料加工和使用本身物質揮發特性的分析，這些材料存在了不同程度的甲醛或材料添加劑等揮發物。研究汽車內部不同內飾材料甲醛的檢測和研究，對汽車內部內飾材料才能進行環保質量控制，保證乘車人身體健康。
2 實驗過程
2.1 儀器與試劑
100ng/DNPH管；采樣袋；內外飾高溫步入式烘箱；氮氣99.999%；干濕氣體流量計（DC-1C）；高效液相色譜儀（THermoFisher，HPLC）；采樣泵（上海研菱）；紫外檢測器（HPLC/UV）。
2.2 實驗方法
模擬樣品在車內的使用狀況，將樣品放入密封袋中，充入體積50%的氮氣，加熱2小時，用DNPH管吸附醛酮類物質，5ml乙腈進行定量洗脫，采用高效液相色譜對甲醛進行分析。
2.3 色譜條件
C18反向色譜柱（4.6mm*150mm*3um；流動相為V水：V乙腈/四氫呋喃=45：55梯度洗脫；流量1ml/min；進樣體積10ul，色譜柱溫度30℃；紫外檢測定量波長360nm，外標法定量。
2.4 實驗步驟
向樣袋中放入樣件，密封后向樣袋內充入其容積30%的純氮氣后，用泵將氣體抽出，反復進行3次該作業后在25℃下注入容積50%的純氮氣。在進行氣體捕集前將準備的樣袋放到60℃的烘箱內放置2小時。打開樣袋的閥門，將DNPH管的兩端分別與樣袋和泵相連，打開泵以800ml/min抽取樣袋中的氣體15 min，在此過程中甲醛被吸附于DNPH管中。準確加入5mL乙腈反向洗脫采樣管，將洗脫液收集于5mL容量瓶中，然后進行液相色譜分析。
2.5按照圖1所示采用甲醛衍生物外標法做標準曲線后進行積分分析。
圖1
2.6 計算公式 C分析樣品濃度=（M采樣管分析濃度mg-M空白管分析濃度mg）/V采樣體積L1000 mg/m3
2.7 根據表1標準物譜圖標準判定系數達到0.9950以上，審計試驗方法如表1所示：
表1
3 研究控制
（1）通過掌握不同汽車內飾材料的甲醛信息，可向零部件供應商推薦低成本、高性能材料，從而掌握零部件材料選用的主動權，源頭上降低汽車材料中甲醛的揮發量。表2與表3分別表示了不同內飾材料加熱時間與甲醛揮發速率的關系，可以看出加熱時間越長，甲醛的揮發速率越低，可以按揮發率控制其生產。
表2
名稱 加熱2.5h 加熱3.0h 加熱3.5h 加熱4.0h
某織物座椅（ug） 97.507 88.065 86.967 77.943
表3
名稱 加熱2.5h 加熱3.3h 加熱3.8h
某雙淋膜頂蓬材（ug） 71.410 64.243 61.783
（2）通過掌握不同樣件加工工藝對甲醛的影響信息，可在不增加成本的基礎上，對加工工藝、加工過程進行優化，通過嚴格的管控，優化工藝后對整車的影響量都可以得到有效控制。
（3）控制產生的污染氣體排放，目前車內空氣污染后處理技術主要有臭氧消毒、光觸媒消毒、負離子殺毒、高溫蒸汽消毒、紫外線消毒、活性炭吸附等。使用車內空氣凈化裝置即可控制車內氣體的揮發，又可達到空氣凈化的效果，消除環境污染。
4 結論
建立車內空氣控制體系，通過選材、產品加工工藝、凈化技術等來實現對各零部件的甲醛含量控制，進而通過各零部件的達標來保障整車甲醛質量控制目標的實現，研究其檢測試驗和甲醛影響規律才能更好的控制車內甲醛空氣質量。
參考文獻：
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材料研究分析范文2
關鍵詞：建筑工程；大宗材料；資料用量分析
中圖分類號：TU198文獻標識碼： A
一、建筑工程結構材料用量
住宅結構體單位面積之材料用量，并區分為中、低樓層實際建筑所用的結構材料數量，透過統計學分析，目前在該地區不同樓層之間鋼筋混凝土結構物在柱、梁、板、墻等部位的單位面積材料用量情形如下:
1.總單位面積鋼筋用量隨樓層高度有明顯之增加，以梁筋用量隨樓高增加最為顯著，次高者為墻筋用量，柱和板筋用量則較不明顯。
2.總單位面積模板用量與樓層高度成正比。
3.總單位面積混凝土用量隨樓層高度明顯增加，以梁混凝土與墻混凝土的用量隨樓高增加最為顯著。以一般工程估算慣例，都是使用單位樓地板面積的材料用量作為計算基準，此單位用量可用在評估建材使用數量及工程費用時，以單位用量系數乘以樓地板面積即可迅速算出粗略值。
模板工程單位用量(m²/m²)=模板總施工數量(m²)/總樓地板面積(m²)
鋼筋工程單位用量(噸/m²)=鋼筋總施工重量(噸)/總樓地板面(m²)
混凝土工程單位用量(m³/m²)=混凝土總施作體積(m³)/總樓地板面積(m²)
二、建筑工程材料用量影響因子分析
1.單位鋼筋用量影響因素
單位鋼筋用量相對于混凝土用量，影響因素相較簡單。對于不同建筑平面幾何形狀(ㄇ型、L型、H型、圓型、矩形等)因考慮雙向地震力及地震系數，需在不規則處加強柱梁、斜撐等構材之承載能力；建筑物室內空間配置，如同樣樓地板面積辦公用途及住宅用途開間進深亦對鋼筋用量造成影響。
2.單位混凝土用量影響因素
單位混凝土用量影響因素較多，包含地域性的設計習慣、綠建筑外墻隔熱(開窗率)、臨海遠近、地上結構與地下結構平面型狀不同須增加混凝土用量抵擋上浮力、外墻不規則形狀、開放式空間設計等皆對混凝土用量造成影響，但影響程度為何，須更進一步探討。
3.單位鋼板及型鋼用量影響因素
單位鋼板及型鋼用量影響較小，以耐震系統、大垮度空間設計及樓層高度為影響因素。建筑工程單位樓地板面積鋼筋、混凝土、鋼板及型鋼共三項建筑材料使用量影響因子。
三、建筑工程材料用量影響因子統計
多數研究都針對在建筑材料與建筑工程經費預測，少有能提出確切影響因子及影響程度的數據，以下為影響因子及影響程度的相關分析。建筑工程單位樓地板面積鋼筋、混凝土、鋼板及型鋼使用量影響因子繁多，包括建筑構造種類、建筑用途型式、使用工法、工程造價、乃至設計者設計風格習慣等，各因子間交互作用也值得深入探討。
1.工程契約金額
部分公共工程發包金額不單只對建筑物本身造價，亦包含特殊機設備、機電工程、綠化園林工程、采購等一起納入工程契約金內計算，建筑物用途、功能、構造不同會對工程契約金額造成之外，勞務及材料的平均價格及不同年度之物價指數也會對工程契約金額造成影響，導致工程契約金額不為影響單位樓地板鋼筋、混凝土、鋼板及型鋼用量的主要因子。
2.地上、下樓層數
地上樓層數會對單位樓地板鋼筋、混凝土、鋼板及型鋼用量產生影響，但多顯現在中高樓層(7~15 樓)有較明顯的差異，建筑物是否擁有地下室對單位樓地板面積鋼筋使用量有明顯之影響，混凝土用量則變動因素較多影響性不顯著，地下室結構需抵擋地下土壓、水壓、及地上結構體等橫、豎向壓力，配筋設計自然較無地下室結構復雜；在不同地質條件下，若是基地位于軟弱地質，必須使用鋼筋及混凝土進行基地補強，加強地下結構安全性，經資料檢結果發現有地下室建筑物較無地下室建筑物鋼筋用有明顯增加。
3.總樓地板面積
單位樓地板面積鋼筋用量、單位樓地板面積混凝土用量、單位樓地板面積鋼板及型鋼用量；鋼筋、混凝土、鋼板及型鋼使用量都平均分攤于樓地板面積中。
4.建筑物最小載重
建筑物構造的活荷載，因樓地板用途而不同，而最小活荷載亦不同，進而影響單位樓地板面積鋼筋、混凝土用量，進行資料分析前，先依建筑物最小活荷載進行分類，在不同活荷載限制下資料分析顯示結果為主要影響因子。
最小載重最直接影響為樓板，而鋼骨結構或鋼筋混凝土建筑，因鋼板及型鋼最主要目地為支撐建筑結構體，即使是鋼骨構造，在樓地板的部分還是采用混凝土灌漿，造成建筑活荷載成為單位鋼板及型鋼用量主要影響因子。
5.建筑物用途
建筑物用依建筑技術規則總則定義之建筑用途共分為類，包括公共集會類、商業類、工業及倉儲類、休育文教類、宗教殯葬類、衛生文教類、辦公服務類、住宿類等，不同建筑物用途的確會影響單位鋼筋、混凝土用量，但用途必須明確區分，例如，體育館、展覽中心、住宅等加以細分，在此種情況下，依建筑用途分類進行資料分析并無法準確的判別出各建筑用途的明顯差異，而導致建筑物用途并不為其主要影響因子。
6.建筑構造型式
建物構造形式影響建筑物單位樓地板鋼筋、混凝土、鋼板及型鋼用量，建筑構造主要包括鋼筋混凝土(RC)、鋼骨(SS)或鋼筋混凝土鋼骨型式(SRC)；相較于鋼骨構造，鋼筋混凝土構造的單位鋼筋及單位混凝土用量必定有所不同。
7.工程所在地
汶川地震后，建筑結構抗震規范更進一步細分和提高各地的抗震等級，對結構設計用鋼量影響很大。另外各地區地質條件不同、活動斷層分部等區域性因素影響，間接造成單位樓地板面積之鋼筋、混凝土用量因各地區基地條件不同而有所差異；再者因各地區設計習慣、當地風格、功能需求、防空避難規定或公共工程特殊需求等因素，亦會影響單位樓地板面積鋼筋、混凝土使用量。
結論
過去國內對于建筑材料使用系數評估或對工程金額與建筑材料相關性，多因條件限制而鎖定在RC構造或是同種類建筑上進行探討，然而科技進步，建筑工程施工技術也不斷創新，要將所有不同結構、性質的工程做全面性調查統計往往受限于實際案例，使其因子及系數難以取得大量、完整且正確的數據。本文通過統計分析結果顯示，建筑材料單位樓地板面積使用量主要受構造形式、工程所在地、是否擁有地下室等因子影響，而依據資料分析確認影響后，依影響因子排序建立單位用量，目的是為便利工程機關快速審核，若單位鋼筋、混凝土、鋼版及型鋼用量與本研究分析差異過大，應審慎檢查大宗資材用量，避免資源浪費。
參考文獻：
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材料研究分析范文3
關鍵詞：光催化；汽車尾氣；路面；降解
Current Progress and Perspectives of Nanophotocatalysts
Applied on Pvement
Li Peilin1, Zhou Yan1
（1.Chongqing ZhiXiang Cuseway Thnology Egineering Co LTD, Chongqing 400060)
Abstract: The recent development and progress of nanophotocatalysts Applied on Pvement are reviewed. Some problems in the current study and the future trend of development are briefly analyzed. The application on bituminous pavement has many problems. It is suggested that attention of the future investigation on the nanophotocatalysts should focus on forms of application.
Key words: Photoeatalysis; Automobile Exhaust; Pavement; Degradation
中圖分類號：K477文獻標識碼：A 文章編號：
半導體光催化技術是一門新興的環保技術，光催化是指光催化劑吸收光后對物質所發生的光化學反應，可將光能轉化為化學能，促進有機物的合成或分解，自1972年日本東京大學藤島昭等人發現現受輻射后的TiO2 電極上能發生持續氧化還原反應以來[1]，半導體光催化研究正處于快速發展階段，已被成功應用于工業廢氣廢水的降解處理[2-7]。由于汽車尾氣排出后首先接觸的是路面，若能將光催化劑負載于路面，利用陽光凈化汽車尾氣中的污染物，則能成為一種新型防治汽車尾氣污染的方法。
1.光催化降解汽車尾氣機理分析
光催化劑在吸收光線能量后，可將吸附于表面的一氧化碳、氮氧化合物和碳氫化合物轉化為二氧化碳和硝酸鹽等，從而實現對汽車尾氣污染物的降解。下面以二氧化鈦為例介紹光催化劑對污染物的降解過程：二氧化鈦受紫外線激發后生成光生電子與空穴：
光催化材料表面吸附的O2與和反應生成具有強氧化性的活性氧：
、及可與TiO2上吸附的水分子或氫氧根反應，生成，它具有強氧化性可將表面吸附的污染物徹底氧化[11-14]。白天是汽車出行的高峰期，而光催化劑在紫外光或自然光條件下催化效率更高，因此白天能夠產生更好的降解效果。光催化劑降解污染物所形成的產物會吸附在催化劑表面，由于納米光催化劑材料表面在光線作用下會生成親水基（-OH），使表面產生超親水性[15-17]，超親水表面使污染物很容易被雨水沖刷干凈，從而產生自清潔效應，有利于恢復材料表面催化降解功能，實現再生利用。
2.國內外研究現狀
在汽車尾氣污染愈發嚴重的今天，國內外對路面納米光催化降解汽車尾氣污染物技術展開了一系列研究。納米光催化材料的應用形式主要借鑒了在墻體中的應用形式，摻加方式主要有三種：（1）將TiO2加入水泥中做成水泥超薄面層（2）將水溶性TiO2直接噴灑到混凝土表面（3）在水泥混凝土固化前撒TiO2。日本作為最先研究這一領域的國家，在應用方面投入了很多研究，在東京，由Kawasaki重工有限公司生產的Folium光催化劑產品已成功應用于公路路面、隧道、高速公路隔音板和收費站、建筑物外墻等，起到了光催化降解汽車排放尾氣、自清潔等作用[18]。在美國，通過在混凝土表面涂刷有水泥和光催化材料混合而成的薄層，制成光催化水泥和光催化混凝土，使大氣污染物如NOx、SO2分別氧化成硝酸、硫酸而隨雨水排掉[19]。
室內研究表明優質TiO2可以達到對NOx200m3/m2·day和對游離有機物（VOC）60m3/m2·day的凈化效率[20]。美國路易斯安那州立大學研究了納米TiO2在水泥混凝土路面中應用時對環境的影響以及耐久性，還進一步評價了當路面受到油污、塵土以及除冰鹽的影響時減污能力的下降趨勢，研究表明路表污染物能使材料光催化性能產生一定程度的下降，其中油污的影響程度最大[21]。在荷蘭和比利時，都開發出了添加光催化劑的混凝土磚，鋪設在路面上可有效降解汽車尾氣的污染[22]。
在意大利米蘭用光催化劑與水泥的混合漿料涂覆了一條7000m2的馬路，檢測表明對空氣中氮氧化合物的去除效率可達60%，長期使用后測定路面對氮氧化物的降解效率仍可達到20％以上。日本仙臺使用噴灑技術在瀝青路面噴灑納米二氧化鈦，由于路面形式采用的是大孔隙瀝青混凝土，應用一段時間后，在路面孔隙力還能保留一部分二氧化鈦，因此還能保持一定的光催化性能[23]。
目前，國內對光催化材料在道路上的應用也進行了少量研究。東南大學錢春香等人將納米TiO2水溶液噴涂在水泥混凝土表面，實現了在水泥路面負載光催化劑。2005年3月在南京長江三橋橋北收費站廣場鋪設了6000 m2的光催化試驗路，試驗結果顯示該路段對汽車尾氣中的氮氧化合物有明顯的消除作用。他們還對比研究了負載型納米TiO2 應用于瀝青混凝土表面和水泥混凝土表面對氮氧化物的降解作用，得出水泥混凝土負載的光催化劑具有較好的光催化功能，而瀝青混合料由于TiO2不易滲透到混凝土內部，且瀝青混凝土顏色較深，故光催化功能較差[18] [24]。東北林業大學陳萌等通過硅烷偶聯劑改性TiO2制備了納米光催化劑溶液，然后應用到大孔隙瀝青混凝土結構表面，可實現降解汽車尾氣污染物的目的[25]。
3.存在問題與展望
在道路表面應用納米光催化材料由于其所具有的誘人的環保價值和社會價值，已經成為路面材料領域研究的熱點，國內外所進行的研究表明在道路上應用光催化材料能有效降解汽車尾氣中的污染物，但在研究與應用中，仍有諸多問題需要克服：
3.1光催化材料在路面上的應用形式
材料研究分析范文4
【關鍵詞】房地產；建筑；材料；分析；用途
房地產建筑施工材料指房地產結構物中使用的各種材料及制品。房地產建筑施工材料是房屋建筑的物質基礎，本文主要分析列舉常用的建筑材料主要有以下6類。
1房地產中常用的巖石
建筑上所說的巖石有花崗巖、閃長巖、正長巖、輝長巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖等?；◢弾r強度高，但不抗火。玄武巖常用作高強混凝土的骨料，也用其鋪筑道路的路面，也是制造石棉的原材料。石灰巖是房地產中用量最大的巖石。其塊石可作基礎、墻身、階石及路面等，其碎石是常用的混凝土骨料。大理巖是由石灰巖或白云巖變質而成的變質巖，主要礦物成分是方解石或白云石，主要化學成分為碳酸鹽類。
2氣硬性膠凝材料
2.1建筑石膏
建筑石膏是以β型半水石膏為主要成分，不預加任何外加劑的粉狀膠結料，主要用于制作石膏制品。建筑石膏色白，雜質含量很少，粒度很細，亦稱模型石膏，是制作裝飾制品的主要原料。
2.2高強石膏
石膏結晶良好，晶粒堅實、粗大，因而比表面積較小，需水量約為35～45%，所以此石膏硬化后具有較高密實度和強度。高強石膏適用于強度要求較高的抹灰工程、裝飾制品和石膏板。摻入防水劑，可用于濕度較高的環境中。加入有機材料，如聚乙烯醇水溶液、聚醋酸乙烯乳液等，可配成黏結劑，其特點是無收縮。
2.3粉刷石膏
是由β型半水石膏和其它石膏相（硬石膏或煅燒黏土質石膏）、各種外加劑（木質磺酸鈣、檸檬酸、酒石酸等緩凝劑）及附加材料（石灰、燒黏土、氧化鐵紅等）所組成的一種新型抹灰材料。粉刷石膏具有表面堅硬、光滑細膩、不起灰的優點，還可調節室內空氣濕度，提高舒適度的功能。
3混凝土
3.1混凝土成分
由膠凝材料、水和粗、細骨料按適當比例配合、拌制成拌合物，經一定時間硬化而成的人造石材。它是一種主要的建筑材料，廣泛應用于工業與民勝建筑、給水與排水工程、水利工程以及地下工程、國防建設等?；炷烈彩欠康禺a用量最大的建筑材料之一。
3.2混凝土分類
混凝土照混凝土的結構分類，可分為普通結構混凝土、細粒混凝土、大孔混凝土、多孔混凝土等不同類別。
4砂漿
砌筑砂漿盡量采用低強度等級水泥和砌筑水泥，對于一些特殊用途如用于結構加固、修補裂縫，應采用膨脹水泥。砌筑砂漿用砂應符合混凝土用砂的技術性質要求。為改善砂漿的和易性和節約水泥，還常在砂漿中摻入適量的石灰或粘土膏，加入皂化松香、微沫劑、紙漿廢液，以及粉煤灰、火山灰質混合材、高爐礦渣等。砂漿的強度等級一般按工程設計要求確定，也可根據經驗確定：如辦公樓、教學樓及多層商店多采用M2.5～M10砂漿。
5墻體材料
5.1砌墻磚
砌墻磚按孔洞率分為：實心磚（普通磚，孔洞率〈15%〉、多孔磚（孔洞率≥15%，孔的尺寸小而數量多）、空心磚（孔洞率≥15%，孔的尺寸大而數量少）。按制造工藝分為：燒結磚、蒸養（壓）磚、免燒（蒸）磚。
5.2燒結磚
5.2.1燒結普通磚
普通磚根據尺寸偏差、外觀質量、泛霜和石灰爆裂分為優等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三個產品等級。燒結多孔磚孔洞率在15%以上，表觀密度為1400kg/m3左右。
5.2.2實心灰砂磚
實心灰砂磚的規格尺寸與燒結普通磚相同，其表觀密度為1800～1900kg/m3，導熱系數約為0.61W/m?K。國家標準《蒸壓灰砂磚》（GB11945-1999）規定，按磚的尺寸偏差、外觀質量、強度及抗凍性分為優等品、一等品、合格品。按磚浸水24h后的抗壓強度和抗折強度分為MU25、MU20、MU15、MU10四個等級。MU25、MU20、MU15的磚可用于基礎及其它建筑；MU10的磚僅可用于防潮層以上的建筑。
5.2.3粉煤灰磚
粉煤灰磚是以粉煤灰、石灰為主要原料，摻加適量石膏和骨料經坯料制備、壓制成型、常壓或高壓蒸汽養護而成?？捎糜诠I與民用建筑的墻體和基礎，使用于基礎或易受凍融和干濕交替作用的建筑部位必須使用一等品或優等品。粉煤灰磚不得用于長期受熱（200℃以上），受急冷、急熱和有酸性介質侵蝕的建筑部位。
6常用建筑鋼材
建筑鋼材有鋼結構用型鋼、鋼板和鋼管，以及鋼筋混凝土用的鋼筋和鋼絲。鋼材材質均勻，性能可靠，強度高，具有一定的可塑性、韌性，能承受較大的沖擊荷載和振動荷載，可焊接、鉚接、螺栓連接，便于裝配。由各種型材組成的鋼結構，安全性大，自重輕，適用于重型工業廠房、大跨結構、可移動結構，及高聳結構與高層建筑等。但鋼材也存在易銹蝕，維護費用大，耐火性差的缺點。
6.1熱軋鋼筋
熱軋鋼筋是建筑工程中用量最大的鋼材品種之一，主要用于鋼筋混凝土結構和預應力鋼筋混凝土結構的配筋。I級鋼筋是用Q235碳素結構鋼軋制而成的光圓鋼筋，Ⅱ、Ⅲ級鋼筋用低合金鋼鎮靜鋼和半鎮靜鋼軋制，Ⅳ級鋼筋用中碳低合金鋼鎮靜鋼軋制而成。I、Ⅱ、Ⅲ可用作非預應力鋼筋，Ⅳ用作預應力鋼筋；冷拉Ⅱ、Ⅲ級可用作預應力鋼筋；梁、柱的縱向受力鋼筋宜采用Ⅱ、Ⅲ級鋼筋；箍筋宜采用I、Ⅱ鋼筋。
6.2預應力混凝土用熱處理鋼筋
預應力混凝土用熱處理鋼筋指用熱軋中碳低合金鋼筋經淬火、回火調質處理的鋼筋。通常有直徑為6、8.2、10mm的三種規格，抗拉強度σb≥1500MPa，屈服點σ0.2≥1350MPa，伸長率δ10≥6%。熱處理鋼筋在預應力結構中使用，具有與混凝土粘結性能好，應力松弛率低，施工方便等優點。
6.3冷拔低碳鋼絲
用直徑6.5或8mm的碳素結構鋼熱軋盤條，在常溫下經冷拔工藝拔制而成的直徑為3、4或5mm的圓截面鋼絲，稱為冷拔低碳鋼絲。
建筑用冷拔低碳鋼絲按力學性能分為甲、乙兩級。甲級鋼絲主要用于小型預應力構件；乙級鋼絲一般用于焊接或綁扎骨架、網片或箍筋。
6.4預應力鋼絲、刻痕鋼絲和剛絞線
以優質高碳鋼圓盤條經等溫淬火并拔制而成。預應力鋼絲的直徑為2.5～5mm，抗拉強度為1500～1900MPa。
6.5型鋼
材料研究分析范文5
關鍵詞： 埋地管道；竹塑復合材料；ANSYS；實驗與理論分析
中圖分類號：U173.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）17-0076-03
1 概述
竹塑復合材料管道是具有優越的物理力學性能的新材料，也是目前用途最多的纖維增強材料之一[1]。竹塑復合材料管道不僅價格低廉，更主要是竹資源十分豐富，環保天然、無污染，從而又具有社會價值。竹塑復合材料管道主要開發應用于低壓輸水工程，特別是在渠灌區推廣低壓竹塑復合材料管道輸水技術，可以大量取代鋼、水泥混凝土等材料管道[2]。
根據埋設于地下的圓形管道參數，管道結構與土的剛度比可按下式確定[3]
λ小于1時管道屬于柔性管。常用的低壓管道輸水系統均為薄壁管道，壁厚不大于50mm；管道最大半徑在200mm左右；Ep=1.2×103Mpa；Es=8Mpa。λ遠小于1，因此本文討論的塑復合材料管道僅限于柔性管。
2 埋地管道的基本工作原理
2.1 管道與土體的相互作用 埋地柔性管的工作狀態分析考慮外荷載與管周的土壤介質與管殼之間變形約束作用，從管、土體系入手，考慮管道與它所埋入的土的共同工作性狀[4]。
管道的受力可從兩個方面考慮。管內無水壓時，在土的豎向作用和地面荷載等影響下，薄壁管道剛度較小，環斷面變形較大而呈現扁平的橢圓環；管內有水壓時，促使管斷面恢復正圓的趨勢，可彌補管壁剛度的不足；管周的土體同時也是管道在發生變形的一種介質。管道與管周土壤介質構成了一個異性體的結構體系。
從受力的角度來看，是外荷載土的抗力之間的相互作用；從位移角度來分析，管道斷面的變形與受擠壓的土體之間是相互制約的，并存在變形協調的關系。通常主要分析靜力荷載的問題，具體包括管道自重；管內流體重量；管內流動的有壓流體的靜壓力（本文討論低壓問題，如水錘作用的壓力可不考慮）；回填土重量引起的外壓力；路面部分的車輛輪壓力或地面堆積荷載；管道閉合約束的溫度與運行介質的溫差在管壁中引起的荷載；管線遇到土壤不均勻沉陷，以及由于施工開挖等其他原因使地基產生不均勻沉陷而出現的力；管道在起吊、運輸和安裝過程中受到的施工作用力；管線轉彎處由管內流體壓力而產生的縱向沖擊力；管內出現真空時的負壓力等。
2.2 影響管周壓力的因素 管道結構的受力分析，與其他結構最大不同是除了管道自重和管內水壓等因素之外，還有作用在管道上的土體荷載，此外各種荷載又直接或間接影響管道周圍的土體自身的狀態。因此在對管道進行受力分析時，必須考慮到土體、管道的物理、力學性質，埋設、施工方法，以及在整個變形過程中管道與土體之間的影響。
土體的物理力學指標是土壓力分析的重要參數。管道周圍的土質和夯實質量可直接影響管周壓力?；靥钔梁粚嵲矫軐崳荏w受力越??；松散、管兩側填土沉陷，會增加管道的壓力，同時也降低埋地管道側向的變形約束力。
地面上的荷載是通過土體對管道產生壓力，也就是說管道外部壓力由土體的自重和地面的荷載疊加面得。土體自重是隨管頂復土深度而增加；而地面荷載引起的壓力，則是隨管道埋深而減少，因此兩種壓力的疊加效果可選擇，優化某一深度處達到最小值。通常為了不使荷載對管道產生過大的壓力，要求埋管埋深度一般不小于80cm。圖1是一個綜合考慮埋深與總荷載的實例。
2.3 低壓輸水管道的受力 埋地竹塑復合材料管道一般用于低壓輸水灌溉系統，管道系統的工作壓力不超過200kpa，管道最遠處出水口壓力一般控制在2～3kpa。
有壓管道來引起損傷破壞的主要原因是內部壓力；而無壓管道的則是由外部荷載造成破壞。由于地埋式低壓輸水灌溉管道，在無水時內部是不承壓的無壓狀態，需要根據實際應用情況對薄壁管承受外壓的能力進行分析評價；有水時內壓也是遠小于外壓。因此低壓輸水管道的受力應以外壓為主。
3 有限元計算模型及參數
埋設在地下的竹塑復合材料管道，可看作是放在彈性介質中的無限長環形柱體，沿管道縱軸線垂直截取一單位長度的環片，作為平面應變問題處理[5，6]。
施工回填土的夯實度達到最大密度的95%時可近似地理想化為直線變形介質。竹塑復合材料管道的材料、地基及回填土的物理力、學性質不同，計算時采用各自的變形模量E、泊松比μ、材料的容重γ等參數。
4 實驗分析
實驗采用室內模擬土壓試驗，竹塑復合材料管道的管徑D=315mm，δ=23.2mm，長度為1.0m。
將管道放置于1.5×1.5米的鐵箱中間，底部鋪設3cm墊層。管道兩側選用亞粘土為回填土，按要求進行壓實。在上部模擬加壓。
在管道內放置位移計，測定指定點的位移。在管道外側選擇有代表性的點沿環向和徑向粘貼應變片如圖4所示。
采用7V08數值采集系統，測定各指定點的應變，進而推算管道壁的應力變化。
5 分析總結與進一步研究
現將有限元分析計算與實測結果相比較，數據見表2。
計算與試驗分析表明，竹塑復合材料管道與同工作的效應，使得管周應力和位移隨不同的復土厚度及加載條件發生變化，具有良好的適應變形能力。
對于竹塑復合材料管道，通過提高整個管土系統的剛度，增加回填土的密實度，能提高其承載能力，減小變形。薄壁竹塑復合材料管道能夠應用的重要條件是管土系統中土的因素。
本文對埋地薄壁竹塑復合材料管道受力狀態分析的假定前提是管道與土均為線彈性、各向同性、均勻性的；同理考慮了管道自重、土壓力和地面荷載，管內靜水壓力和溫度應力的影響。而在實際工程中還有流體動壓力等參數和條件，應根據具體要求加以考慮。
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材料研究分析范文6
關鍵詞：竹簾膠合板；竹集成材；重組材；荷載-位移曲線
在當前發展低碳經濟的大環境下，綠色、生態、環保、低碳的新型建筑結構材料是可持續發展的必然方向。在現代房屋建設材料中，竹、木都是綠色環保的建筑材料，但是我國木材比較稀缺，主要依靠從國外進口。與木材相比，我國竹資源十分的豐富，產量和品質均位于世界首位。竹子的成材速度相比于樹木快了許多，屬于生長周期短的可再生利用資源，具有相當大的種植開發利用價值。竹子是自然界中效能最高的可再生材料。竹材的比強度遠高于普通木材和普通鋼材。所以，竹材具備成為工程結構建筑材料的先天條件，如果將其開發成合理的建筑用材，就能夠充分的發揮竹材的性能，為充分利用豐富的竹資源提供合理有效的途徑。本文進一步對相關竹質工程材料的加工工藝與基本性能進行研究分析。
1 現代竹質工程材料的工藝與用途
竹材人造板是以竹子作為原材料，經過一系列物理化學處理，根據一定要求而加工成不同形狀的單元w，然后涂膠烘干后組合成竹材板坯，板坯最后再按一定要求膠合而成的一種人造板材。竹材人造板的主要優點就是它合理的改變了竹子的材質不均勻、各向異性和容易干裂等缺點，使之成為一種不易遭受蟲蛀、不易發生霉變和尺寸穩定性良好的理想的建筑材料?？捎糜诮ㄖY構構件的竹材產品有竹簾膠合板、竹集成材、重組竹材等。
1.1 竹簾膠合板
竹簾膠合板是以我國資源豐富的毛竹為原料，將原竹弦向剖切成一定厚寬竹蔑，通過細棉線或麻線將竹蔑連接成長方形的竹簾，使之作為構成單元，竹簾單元以縱橫交錯的方式組坯，施加具有優良耐水、耐氣性的中溫固化樹脂膠粘劑，通過浸膠熱壓形成的結構板材。作為建筑結構材料可應用于樓、地面及墻體結構材料。
參考國標《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》中抗彎強度的測定?？箯潖姸仍嚇映叽纾洪L度為300mm，寬度50mm（士0.5mm），寬度為10mm，跨長為240mm。采用三點彎曲加載，得到人造板的抗彎荷載-變形曲線如圖1所示。整個曲線可以歸納為三個階段，線性階段、非線性階段和破壞階段。找出線性階段的終點的荷載，再根據此時的跨距、試樣的尺寸就可計算出竹簾層壓板的比例極限應力。
竹簾膠合板的抗彎試驗中，發現破壞形式是拉伸破壞，如圖2所示。由于竹材的抗拉強度遠遠高于抗壓強度，當施加的彎矩達到某一值時，試樣的受壓側所受的壓應力達到抗壓強度而發生破壞。此時中性軸向受拉一側移動，當繼續加大彎矩后，拉伸側也會達到試樣的抗拉強度而發生斷裂。由此，試樣最終完全破壞。由于其良好的受載能力，破壞時間長，破壞發生時的豎向位移較大。所以竹簾膠合板在樓或地面的受彎構件設計中，可以考慮以撓度或截面剛度作為控制指標進行設計，這樣才能充分利用竹簾膠合板的特性。
1.2 竹集成材
竹集成材是將一定規格的竹蔑，經過一系列的物理加工和化學處理，在一定的溫度和壓力下，利用膠粘劑或者竹材自身結合力的作用，膠合熱處理而制成的一定規格的板材和型材。用于建筑結構構件可作為梁、柱、承重墻、單向板等。因為在軸向力作用下竹集成材的應力應變的線性關系與竹材相似，所以按《竹材物理力學性能試驗方法》進行測定竹集成材的彈性模量、抗拉和抗壓強度；其中國內暫時沒有竹集成材的抗彎強度和抗剪強度的測定標準，所以試驗參照日本《結構用單板層積材標準》。其力學性能試驗結果見表1。
試件在軸心受拉狀態下大部分區段都近似處于彈性工作階段，并有明顯的塑性變形流幅，其破壞是一種塑性破壞，荷載與拉應變的關系見圖3。在軸心受壓狀態下，試件的應力-應變曲線由線性階段轉為非線性階段時，有較大的變形增幅，表現出較好的延性，荷載與變形的關系見圖4。竹集成材抗剪破壞時延性很好，其在達到極限荷載時試件未發生瞬間破壞，故是一種塑性破壞。因此竹集成材構件之間的連接比較適合采用鉸接或者剛接。
1.3 重組竹材
重組竹，是一種將竹材的低質材重新組織并加以強化成型的一種竹質新材料，也就是將竹材加工成橫向不斷裂、縱向松散而交錯相連的竹篾、竹絲或碾碎成竹絲束。經干燥后浸膠，再干燥到要求含水率，然后組坯，經高溫高壓熱固化而成的板狀或其他形狀的竹質人造復合材料。對重組竹簡支梁試件（105mm×160mm×1870mm）進行抗彎試驗，其L/4處和跨中處位移隨荷載的變化曲線如圖5所示。
從重組竹簡支梁構件的荷載～位移關系曲線中可以看出，重組竹簡支梁在整個加載過程中，荷載與位移近似呈線性關系，在相同的位移中，1/4部位處的荷載大于跨中的荷載。梁底部竹纖維受拉斷裂破壞，瞬間發生斷裂，隨后，在竹材的裂縫頂部水平方向發生剝離式撕裂破壞，承載力急劇下降，對應撓度限值（L/250）的荷載值為極限荷載的23%，所以在受彎構件設計中，可以考慮以正常使用極限狀態控制結構設計（撓度限值）。根據重組竹的特性，其可用作工程結構材料、裝飾材料、家具用材等，經過模壓還有各種其他的特殊用途。
2 結束語
竹質工程材料是一種可持續利用，綠色環保的新型工程材料。作為現代竹質工程材料構件，試驗結果表明其破壞時豎向變形較大，也就是具有良好的延性。故其設計荷載是由截面剛度控制的，如果按照現行規范的撓度限值進行設計，竹質材料的強度將不能充分利用。因此建議適當放寬撓度限值以提高材料的強度利用程度。不斷完善地竹材人造板加工技術和重組材加工技術，為竹材從天然傳統建筑材料向現代建筑材料轉變提供了強有力支持，為現代竹結構房屋的設計和應用奠定牢固的基礎。
參考文獻
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