1、.1土木工程概論第3講 土木工程材料1 土木工程材料的分類及性質2 土木工程材料簡述3 土木工程結構材料.2土木工程概論【教學要求】了解土木工程材料的分類及應用概況，了解大宗地方材料的性能及應用，了解結構材料的特性，了解材料工業的發展及展望?！窘虒W重點】各類土木工程材料的分類；地方大宗材料的性能及應用；四類結構材料的特性?！窘虒W難點】四類結構材料的特性。第3講 土木工程材料.3土木工程概論任何土木工程建（構）筑物（包括道路、橋梁、港口、碼頭、礦井、隧道等）都是用材料按一定的要求打造成的，土木工程中所使用的各種材料統稱為土木工程材料。它將直接影響建（構）筑物的性能、功能、壽命和經濟成本，從而影響

2、人類生活空間的安全性、方便性、舒適性。前言共52頁 第1頁.4土木工程概論前言土木工程的發展與材料的數量、質量之間存在著相互依賴和相互矛盾的關系。長期以來人類一直從事著土木工程材料的各類研究工作，并不斷開發新的材料。幾乎世界上的各種材料都可用作土木工程材料。材料在土木工程中的三大作用： 保證工程質量； 影響工程造價； 促進工程技術進步。共52頁 第2頁.5土木工程概論1 土木工程材料的分類及性質1.1材料分類按材料組成分類：非 無機材料金屬材料金屬材料有機材料黑色金屬有色金屬砂、石、磚、瓦、水泥、石灰、混凝土、砂漿、無機纖維、玻璃木材、瀝青、油漆、有機纖維、塑料生鐵、鑄鐵、碳素鋼、合金鋼鋁、鉛

3、、銅、鋅、錫等及其合金第3講 土木工程材料共52頁 第3頁.6土木工程概論土木工程材料承重材料圍護材料裝飾材料膠結材料1.2 按材料的作用分類：承受各種作用力，主要有：鋼材、混凝土、木材、石材、磚、砌塊等1 土木工程材料的分類及性質保持空間和通道使用功能，主要有：磚、砌塊、輕質混凝土、保溫材料等創造優美和舒適環境，主要有：石材、玻璃、油漆、木材、墻地面飾面材料等水泥、石灰、石膏、瀝青共52頁 第4頁.7土木工程概論1.3 按材料的用途分類1 土木工程材料的分類及性質建筑結構材料橋梁結構材料路面結構材料水工結構材料建筑墻體材料建筑防水材料建筑裝飾材料建筑保溫材料結構材料功能材料共52頁 第5頁.

4、8土木工程概論材料性質物理性質1.4 土木工程材料的性質密度、含水率、吸水性、透水性、導熱性、耐火性、收縮膨脹等力學性質耐久性強度、變形、彈性、塑性、韌性等抗滲性、抗凍性、耐腐蝕性、耐熱性、耐磨性、耐光性、耐溶蝕性等1 土木工程材料的分類及性質共52頁 第6頁.9土木工程概論第3講 土木工程材料2 土木工程材料簡述2.1 磚：砌筑材料磚是一種常用的砌筑材料，歷史攸久，有“秦磚漢瓦”之稱。制磚的原料容易取得，生產工藝比較簡單，價格低、體積小便于組合，粘土磚還有防火、隔熱、隔聲、吸潮等優點。至今仍廣泛地用于墻體、基礎、柱等砌筑工程中。 按生產工藝分：燒結磚 和非燒結磚； 按所用原材料分：粘土磚、頁

5、巖磚、煤矸石磚、粉煤灰磚、爐渣磚 和灰砂磚 等； 按有無孔洞分：空心磚、多孔磚 和實心磚。共52頁 第7頁.10土木工程概論2.1 磚傳統粘土磚毀田取土量大、能耗高、磚自重大，施工生產中勞動強度高、工效低，國家已明令禁止在建筑物中使用粘土實心磚。燒結空心磚粘土燒結實心磚燒結多孔磚共52頁 第8頁.11土木工程概論煤矸石頁巖燒結磚利用粉煤灰、煤矸石、頁巖和工業廢渣制磚，是三廢利用、變廢為寶的有效途徑。2.1 磚爐渣磚粉煤灰蒸壓磚蒸壓灰砂磚共52頁 第9頁.12土木工程概論近年來國內外都在研制非燒結磚。加入少量水泥或石灰作固結劑及微量外加劑和適量水，混合、攪拌、壓制成型，自然養護或蒸養一定時間即成

6、。墻體材料改革的方向是：煤矸石頁巖燒結磚、粉煤灰磚、爐渣磚、灰砂磚、混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊 等。石膏空心砌塊混凝土空心砌塊2.1 磚加氣混凝土砌塊共52頁 第10頁.13土木工程概論2.2 瓦：屋面材料傳統的中國瓦，一般指小青瓦和機制平瓦。以粘土為主要原料，經泥料處理、成型、干燥和焙燒而制成。粘土瓦的生產工藝與粘土磚相似，但對粘土的質量要求較高，粘土瓦只能應用于較大坡度的屋面。由于材質脆、自重大、片小，施工效率低等缺點，在現代建筑屋面材料中的比例已逐漸下降。2 土木工程材料簡述機制平瓦小青瓦共52頁 第11頁.14土木工程概論目前，瓦的種類較多，有水泥瓦、石棉水泥瓦、鋼絲網水泥瓦、聚氯

7、乙烯瓦、玻璃鋼瓦、瀝青瓦等；按形狀分有平瓦和波形瓦兩類。水泥瓦石棉水泥瓦玻璃鋼瓦2.2 瓦共52頁 第12頁.15土木工程概論毛石（片石）料石飾面石材色石渣石子2.3 石凡采自天然巖石，經過加工或未經加工的石材，統稱為天然石材。天然石材具有很高的抗壓強度，良好的耐磨性和耐久性，經加工后表面美觀富于裝飾性，資源分布廣蘊藏量豐富，便于就地取材，生產成本低等優點，是古今土木工程中修建城垣、橋梁、房屋、道路及水利工程的主要材料。是現代土木工程的主要裝飾材料之一。2 土木工程材料簡述共52頁 第13頁.16土木工程概論毛石擋土墻羌族的亂毛石建筑2.3 石2.3.1 毛石：也稱片石，是采石場由爆破直接獲得

8、的形狀不規整的石塊。毛石又分為亂毛石和平毛石。平毛石是形狀雖不規則，但有兩個平面大致平行的石塊，可用于砌筑基礎、堤壩、擋土墻等；亂毛石是形狀不規則、只可用作毛石混凝土的骨料或路基填筑的石塊。共52頁 第14頁.17土木工程概論2.3.2 料石：由人工或機械開采出、較規則的六面體石塊，再略經鑿琢而成。按表面加工的平整程度分為毛料石、粗料石、半細料石和細料石四種。料石一般由致密均勻的砂巖、石灰巖、花崗巖加工而成。料石建筑2.3 石漢白玉橋梁粗料石橋梁粗料石堆場共52頁 第15頁.18土木工程概論用于建筑物內外墻面、柱面、地面、欄桿、臺階等處裝修用的石材稱為飾面石材。飾面石材從巖石種類分主要有大理石

9、和花崗巖兩大類。五彩繽紛的大理石、花崗巖2.3.3飾面石材：2.3 石共52頁 第16頁.19土木工程概論板巖剁斧石火燒石機刨石2.3 石共52頁 第17頁.20土木工程概論蘑菇石板材蘑菇石裝飾墻面效果2.3 石共52頁 第18頁.21土木工程概論文化石2.3 石網粘石共52頁 第19頁.22土木工程概論不同顏色的色石渣鏡面水磨石地面2.3.4 色石渣：色石渣也稱色石子，是由天然大理石、白云石、方解石或花崗巖等石材經破碎篩選加工而成，作為骨料主要用于人造大理石、水磨石、水刷石、干粘石、斬假石等建筑物面層的裝飾工程。2.3 石共52頁 第20頁.23土木工程概論2.3 石2.3.5 石子：粒徑大

10、于 5mm 的巖石顆粒，分碎石和卵石。在混凝土組成材料中，石子為粗骨料，也常用作路橋工程、鐵路工程的路基道碴等。湖北清江水布婭電站砂石加工系統碎石卵石共52頁 第21頁.24土木工程概論天然砂： 由自然條件作用（主要是巖石風化）而形成，粒徑在5mm以下的巖石顆粒。2.4 砂人工砂： 由巖石軋碎而成，由于成本高、片狀及粉狀物多，一般不用。天然砂可分為河砂、海砂和山砂。山砂含泥量較高、質量較差，海砂含鹽成較多，對混凝土、砂漿質量有影響，河較為潔凈，應用較為廣泛。2.3 石共52頁 第22頁.25-土木工程概論砂是組成混凝土和砂漿的主要組成材料之一，是土木工程的大宗材料。根據粗細程度不同又有粗砂、中

11、砂、細砂之分。土木工程常用的是中、粗砂。2.3 石人工砂石骨料系統砂石篩分共52頁 第23頁.26土木工程概論2 土木工程材料簡述2.5 石灰包括石灰和石膏，屬無機膠凝材料。土木工程中用膠凝材料將散粒材料（砂、石子）或塊狀材料（磚、石塊）粘結為一個整體。石灰是在土木工程中使用較早的礦物膠凝材料之一。石灰石的主要成分是碳酸鈣，將石灰石煅燒，碳酸鈣將分解成為生石灰。袋裝生石灰粉塊灰(團灰)共52頁 第24頁.27土木工程概論2.5 石灰塊灰（又稱團灰），須在工地設置洗灰池，經水淋、過濾、沉淀后得到熟化后的石灰膏，俗稱“洗灰”。工地常用的是袋裝生石灰粉。洗灰池土木工程中使用最多的石膏品種是建筑石膏，

12、建筑石膏的應用很廣，除用于室內抹面、粉刷外，更主要的用途是制成各種石膏制品。石膏制品羅馬柱石膏制品角線共52頁 第25頁.28土木工程概論2.6 水泥是粉狀的水硬性膠凝材料，即加水拌合成塑性漿體，能在空氣中和水中凝結硬化，可將其它材料膠結成整體，并形成堅硬石材的材料 。 水泥按其用途及性能分為三類：通用水泥、專用水泥、特性水泥。 水泥按其主要水硬性物質名稱分為：硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥、磷酸鹽水泥、以火山灰性或潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥。2 土木工程材料簡述共52頁 第26頁.29土木工程概論2.6 水泥 土木工程中的常用水泥品種：硅酸鹽水泥、普通

13、硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥。 水泥生產工藝：干法工藝(全面推廣)、回轉窯工藝(限制工藝)、立窯工藝(質量不穩定、污染大，屬淘汰工藝)。海螺水泥的干法生產線共52頁 第27頁.30土木工程概論2.7 瀝青、瀝青制品與防水材料 瀝青、瀝青制品：應用于道路工程、防水材料（房屋建筑）、防腐材料。2 土木工程材料簡述瀝青砼路面攤鋪瀝青拌合站管道防腐共52頁 第28頁.31土木工程概論 防水材料：主要有瀝青類、高聚合物改性瀝青類、橡膠類、合成高分子類的防水卷材、涂料等。防水材料及施工2.7 瀝青、瀝青制品及防水材料共52頁 第29頁.32土木工程概論2

14、.8 玻璃具有采光和防護功能，是良好的吸聲、隔熱及裝飾材料。又分為平板玻璃、裝飾玻璃、安全玻璃、新型建筑玻璃、玻璃磚、玻璃纖維。防砸、防侵害的特種玻璃央視新址全面安裝玻璃幕墻2 土木工程材料簡述共52頁 第30頁.33土木工程概論巴黎盧浮宮玻璃金字塔2.8 玻璃共52頁 第31頁.34土木工程概論2.9 陶瓷制品由適當成分的粘土經成型及燒結而成的較密實材料，主要品種有：陶瓷錦磚、陶瓷墻地磚、陶瓷釉面磚、衛生陶瓷。瓷磚世界高級地磚地面陶瓷錦磚（馬賽克）2 土木工程材料簡述共52頁 第32頁.35土木工程概論3土木工程結構材料主要有鋼材、砼、砌體、木材四大類。3.1 鋼材鋼材具有良好的加工性能，可

15、鑄造、鍛壓、焊接、鉚接和切割，便于裝配。土木工程鋼材可劃分為鋼結構用材和鋼筋混凝土用材 兩大類。3.1.1 鋼結構用鋼材A碳素結構鋼一般結構鋼及工程用熱軋板、管、帶、型、棒材。第3講 土木工程材料共52頁 第33頁.36土木工程概論B低合金結構鋼普通低合金結構鋼一般是在普通碳素鋼的基礎上，少量添加若干合金元素而成，在諸如大跨度橋梁、大型柱網構架、電視塔、大型廳館中成為主體結構材料。3.1 鋼材工字鋼槽鋼鋼管角鋼共52頁 第34頁.37土木工程概論日本咖啡屋（落地鋼管拱）3.1 鋼材H型鋼C型鋼Z型鋼共52頁 第35頁.38土木工程概論梁柱連接節點柱子與基礎連接節點3.1 鋼材屋面梁安裝共52頁

16、 第36頁.39土木工程概論鳥巢鋼結構吊裝鳥巢鋼結構外形初現 評價：材質均勻、強度高、塑性好、便于加工安裝；缺點是耐火性差，易于銹蝕，維護費用較高。3.1 鋼材共52頁 第37頁.40土木工程概論3.1.2 鋼筋：鋼筋是指可澆筑在混凝土內做成各種鋼筋混凝土構件的線材，鋼筋是土木工程中使用最多的鋼材品種之一。常用鋼筋分為鋼筋、鋼絲和鋼絞線三類：用于鋼筋混凝土構件的是熱軋鋼筋，俗稱級（光面鋼筋）、級（螺紋鋼筋）鋼筋。3.1 鋼材共52頁 第38頁.41土木工程概論用于預應力混凝土構件中的是鋼絞線和預應力鋼絲。17鋼絞線刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲3.1 鋼材共52頁 第39頁.42土木工程概論鋼筋工程剪影之

17、一筒倉基礎鋼筋近景筒倉基礎鋼筋俯瞰3.1 鋼材共52頁 第40頁.43土木工程概論鋼筋工程剪影之二地坑鋼筋像抽象派的工藝畫整齊劃一的筏板鋼筋3.1 鋼材共52頁 第41頁.44土木工程概論鋼筋工程剪影之三-箱梁橋鋼筋綁扎3.1 鋼材共52頁 第42頁.45土木工程概論3.2 混凝土（砼）砼的定義 ：由膠結料（水泥）、骨料（砂、石）、水和外加劑按一定比例配制，經攪拌振搗成型，在一定條件下養護而形成的一種人造石。 砼的分類按材料分：水泥砼、瀝青砼、聚合物砼；按密度分：重砼、普通砼、輕砼；按功能分：結構砼、道路砼、水工砼、耐熱砼等；按施工工藝分：泵送砼、噴射砼等。3.2 混凝土共52頁 第43頁.4

18、6土木工程概論 砼強度：結構用砼的強度等級一般為C20C40，預應力砼一般不低于C40，C50以上稱為高強砼，目前C60C80高強砼已大量應用于結構之中。由于砼的抗拉強度很低，砼結構多是由砼和鋼筋粘結組成鋼筋砼結構。 外加劑：在砼拌和物中摻入不超過水泥重量的5%、能使砼按要求改變性質的物質稱為砼外加劑。 如：減水劑、引氣劑、早強劑、緩凝劑、速凝劑、抗凍劑等。3.2 混凝土共52頁 第44頁.47土木工程概論砼自動攪拌站砼運輸車砼輸送泵砼攪拌機砼振動棒 砼結構的評價優點：具有耐久性、耐火性、整體性，可塑性好、節約鋼材，可就地取材。缺點：自重大、抗裂性差、現場澆筑受季節性氣候條件的限制、補強修復較

19、困難。3.2 混凝土共52頁 第45頁.48土木工程概論砼運輸澆筑施工集錦砼泵車進行箱梁澆筑橋墩砼澆筑3.2 混凝土共52頁 第46頁.49土木工程概論3.3 砌體 概念：由石材、粘土、砼、工業廢料等材料做成的塊材和水泥、石灰膏等膠凝材料與砂、水混合做成的砂漿，疊合粘結而成的復合材料。 類型：石砌體、實（空）心磚砌體、中小砼砌塊砌體、硅酸鹽砌塊砌體等。3 土木工程結構材料共52頁 第47頁.50土木工程概論 評價易于就地取材、價格低、施工簡便、隔熱保溫及耐火性、耐久性好，但強度低、自重一般較大，且粘土磚與農田爭地，應限制使用。加氣砼砌塊墻體砼空心砌塊墻體3.3 砌體共52頁 第48頁.51土木工程概論3 土木工程結構材料3.4