1、土木工程概論土木工程概論第二章 土木工程材料本章內(nèi)容本章內(nèi)容2.1 土木工程材料與工程結(jié)構(gòu)的關(guān)系2.2 土木工程材料的主要屬性、特點2.3 日新月異的土木工程材料土木工程材料土木工程材料任何土木工程建（構(gòu)）筑物（包括道路、橋梁、任何土木工程建（構(gòu)）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都統(tǒng)稱為土木打造成的，土木工程中所使用的各種材料都統(tǒng)稱為土木工程材料。工程材料。長期以來人類一直在從事著土木工程材料的各類長期以來人類一直在從事著土木工程材料的各類研究工作，并不斷開發(fā)新的材料。幾乎

2、世界上的各種材研究工作，并不斷開發(fā)新的材料。幾乎世界上的各種材料都可用作土木工程材料料都可用作土木工程材料。2.1材料與工程結(jié)構(gòu)的關(guān)系材料的選擇與土木工程設(shè)計方案、施工方案、工材料的選擇與土木工程設(shè)計方案、施工方案、工程經(jīng)濟性及使用性能密切相關(guān)。程經(jīng)濟性及使用性能密切相關(guān)。材料對工程造價、結(jié)構(gòu)形式、工程壽命有決定性材料對工程造價、結(jié)構(gòu)形式、工程壽命有決定性影響。影響。 材料的材料的品種品種很多，一般分為很多，一般分為金屬材料和非金屬材料金屬材料和非金屬材料兩兩大類。金屬材料包括黑色金屬（鋼、鐵）與有色金屬；而大類。金屬材料包括黑色金屬（鋼、鐵）與有色金屬；而非金屬材料，按其化學成分，則有無機（

3、礦物質(zhì)）與有機非金屬材料，按其化學成分，則有無機（礦物質(zhì)）與有機之別。之別。 材料也可按材料也可按功能功能分類，一般分為分類，一般分為結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料（承受荷載作（承受荷載作用的材料，如基礎(chǔ)、柱、梁所用的材料）和用的材料，如基礎(chǔ)、柱、梁所用的材料）和功能材料功能材料（具（具有其它功能的材料，如起圍護作用的材料；起有其它功能的材料，如起圍護作用的材料；起防水作用防水作用的的材料；起材料；起隔熱隔熱作用的材料；起作用的材料；起抗腐抗腐作用的材料等）。作用的材料等）。 材料還可按材料還可按用途用途分類，如建筑結(jié)構(gòu)材料；橋梁結(jié)構(gòu)材料；分類，如建筑結(jié)構(gòu)材料；橋梁結(jié)構(gòu)材料；水工結(jié)構(gòu)材料；路面結(jié)構(gòu)材料；建筑

4、墻體材料；建筑裝飾水工結(jié)構(gòu)材料；路面結(jié)構(gòu)材料；建筑墻體材料；建筑裝飾材料；建筑防水材料；建筑保溫材料等。材料；建筑防水材料；建筑保溫材料等。2.2材料的主要屬性、特點2.2.1 磚、瓦、石磚的分類：標準磚多孔磚砌塊2.1.1 磚原料容易取得原料容易取得生產(chǎn)工藝簡單生產(chǎn)工藝簡單價格低，體積小，便于組合價格低，體積小，便于組合使用期長使用期長質(zhì)感柔和，使人易于接近質(zhì)感柔和，使人易于接近傳統(tǒng)實心粘土磚優(yōu)點：傳統(tǒng)實心粘土磚優(yōu)點： 毀田取土量大毀田取土量大 耗能高耗能高 磚自重大磚自重大 施工勞動強度高、功施工勞動強度高、功效低效低缺點：缺點：對策：推廣利用工業(yè)廢料制磚或生產(chǎn)空心磚對策：推廣利用工業(yè)廢料

5、制磚或生產(chǎn)空心磚 減少環(huán)境污染，保護大片糧田，節(jié)減少環(huán)境污染，保護大片糧田，節(jié) 約大量燃料煤約大量燃料煤輕質(zhì)、高強度、空輕質(zhì)、高強度、空心、大塊心、大塊磚的分類按照生產(chǎn)工藝 燒結(jié)磚 非燒結(jié)磚按有無孔洞 實心磚 空心磚 多孔磚按所用原材料粘土磚 頁巖磚 煤矸石磚 粉煤灰磚 爐渣磚 灰砂磚實心磚 空心磚 多孔轉(zhuǎn)粉煤灰煤矸石非燒結(jié)磚 利用不適合種田的利用不適合種田的山泥、廢土、砂山泥、廢土、砂等，加等，加入少量入少量水泥或石灰水泥或石灰作固結(jié)劑及微量外加劑和作固結(jié)劑及微量外加劑和適量水混合攪拌壓制成型，自然養(yǎng)護或蒸養(yǎng)適量水混合攪拌壓制成型，自然養(yǎng)護或蒸養(yǎng)一定時間即成一定時間即成減少了土地毀壞，節(jié)約能

6、源，環(huán)保，變廢為減少了土地毀壞，節(jié)約能源，環(huán)保，變廢為寶寶視頻路面磚裝飾磚瓦是屋面材料。瓦是屋面材料。瓦屋面材料屋面材料按成分分類：按成分分類：粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、鋼絲網(wǎng)水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃鋼瓦、鋼絲網(wǎng)水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃鋼瓦、瀝青瓦。瀝青瓦。按形狀分類：平瓦、波形瓦。按形狀分類：平瓦、波形瓦。等級劃分：優(yōu)等品、一等品、合格品等級劃分：優(yōu)等品、一等品、合格品2.1.3 石 凡采自天然巖石，經(jīng)過加工或未經(jīng)加工的石材，統(tǒng)稱為天然石材。石的種類：1、毛石2、料石3、飾面石材4、色石渣 石子2.1.3 石抗壓強度高抗壓強度高耐磨性好耐磨性好耐水性好耐水性好耐久

7、性好耐久性好就地取材就地取材生產(chǎn)成本低生產(chǎn)成本低加工后具有良好的裝飾性加工后具有良好的裝飾性優(yōu)點優(yōu)點:石的種類1.1.毛石毛石也稱片石，使采石也稱片石，使采石場由爆破直接獲場由爆破直接獲得的形狀不規(guī)則得的形狀不規(guī)則的石塊的石塊用途：砌筑基礎(chǔ)、用途：砌筑基礎(chǔ)、堤堤 壩、擋土墻、壩、擋土墻、毛石混凝土的骨毛石混凝土的骨料料2.2.料石料石 人工或機械開采出的人工或機械開采出的較規(guī)則的六面體石塊，較規(guī)則的六面體石塊，再略經(jīng)鑿琢而成再略經(jīng)鑿琢而成3.3.飾面石材飾面石材分類：花崗巖、大理分類：花崗巖、大理石石用途：裝飾石材，用用途：裝飾石材，用于內(nèi)外墻、柱面、于內(nèi)外墻、柱面、地面、欄桿、臺階地面、欄桿

8、、臺階等處的裝修等處的裝修. .石子石子 多用于混凝土的粗骨料，路橋工程、多用于混凝土的粗骨料，路橋工程、鐵道工程的路基道渣。鐵道工程的路基道渣。分類：碎石分類：碎石天然石經(jīng)破碎篩分得到，天然石經(jīng)破碎篩分得到， 粒徑粒徑5mm5mm 卵石卵石自然作用形成，自然作用形成，粒徑粒徑 5mm5mm砂砂一般分為：天然砂一般分為：天然砂和人工砂。砂和人工砂。砂的粗細程度是指不同砂的粗細程度是指不同粒徑的砂粒混合在一起的平粒徑的砂粒混合在一起的平均粗細程度。通常有粗砂、均粗細程度。通常有粗砂、中砂、細砂之分。中砂、細砂之分。黃砂遼代山西應(yīng)縣木塔遼代山西應(yīng)縣木塔2.2.2 木材木材的優(yōu)點：n輕質(zhì)高強輕質(zhì)高強

9、n易于加工（鋸、刨、鉆等）易于加工（鋸、刨、鉆等）n高強的彈性和韌性高強的彈性和韌性n能承受沖擊和振動作用能承受沖擊和振動作用n導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能低導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能低n木紋美麗，裝飾性能好木紋美麗，裝飾性能好構(gòu)造不均勻，各向異性構(gòu)造不均勻，各向異性以吸濕、吸水，從而產(chǎn)生較大的濕漲、干以吸濕、吸水，從而產(chǎn)生較大的濕漲、干縮變形縮變形易燃、易腐易燃、易腐u缺點：缺點：抗壓抗 拉抗彎抗剪順紋橫紋順紋橫紋順紋橫紋11/101/323 1/201/31.521/71/31/21木材各種強度的關(guān)系木材各種強度的關(guān)系2.2.3 混凝土一、一、混凝土混凝土 簡寫砼，是當代最主要的土木工程材料之一。簡寫砼，是當代最主

10、要的土木工程材料之一。混凝混凝土是由膠結(jié)材料，骨料和水按一定比例配制，經(jīng)攪拌振土是由膠結(jié)材料，骨料和水按一定比例配制，經(jīng)攪拌振搗成型，在一定條件下養(yǎng)護而成的人造石材。搗成型，在一定條件下養(yǎng)護而成的人造石材。 二、發(fā)展歷史二、發(fā)展歷史 18241824年年AspdinAspdin發(fā)明了波特蘭水發(fā)明了波特蘭水泥（硅酸鹽水泥），以水泥作為膠泥（硅酸鹽水泥），以水泥作為膠凝材料的混凝土開始問世凝材料的混凝土開始問世 18501850年鋼筋混凝土問世年鋼筋混凝土問世 19281928年預(yù)應(yīng)力混凝土問世年預(yù)應(yīng)力混凝土問世混凝土運輸車2.2.3 混凝土1 1、普通混凝土、普通混凝土 由水泥、粗骨料（碎石或卵

11、石）、細骨由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、細骨料（砂）和水拌合，經(jīng)硬化而成的一種料（砂）和水拌合，經(jīng)硬化而成的一種人造石材。人造石材。三、混凝土的種類三、混凝土的種類2.2.3 混凝土2.2.3 混凝土2 2、特種混凝土、特種混凝土(1) (1) 輕集料混凝土（輕質(zhì)砼、輕骨料砼）、輕集料混凝土（輕質(zhì)砼、輕骨料砼）、(2) (2) 纖維增強混凝土（簡稱纖維增強混凝土（簡稱FRCFRC） (3) (3) 聚合物混凝土聚合物混凝土 (4) (4) 道路混凝土（碾壓砼）道路混凝土（碾壓砼） (5) (5) 自密實混凝土自密實混凝土 2.2.3鋼材一、鋼材的分類一、鋼材的分類 建筑鋼材的產(chǎn)品種類一般分為型

12、材、板材、管材建筑鋼材的產(chǎn)品種類一般分為型材、板材、管材和金屬制品四類。和金屬制品四類。2.2.1 2.2.1 鋼材鋼材1 1、型材、型材 主要有角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、吊車軌道、金主要有角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、吊車軌道、金屬門窗、鋼板樁型鋼等。屬門窗、鋼板樁型鋼等。槽鋼鋼管角鋼工字鋼H型鋼2.2.1 2.2.1 鋼材鋼材2 2、板材、板材主要指鋼結(jié)構(gòu)用鋼，建筑結(jié)構(gòu)中主要采用中厚板與薄板。3 3、管材、管材主要用于桁架、塔桅等鋼結(jié)構(gòu)中。4 4、金屬制品、金屬制品土木工程中主要使用的產(chǎn)品有鋼絲、鋼絲繩以及預(yù)應(yīng)力鋼絲及鋼絞線。二、土木工程用鋼材二、土木工程用鋼材土木工程鋼材可劃分為鋼結(jié)構(gòu)用材和

13、鋼筋混凝土用材兩大類。1、鋼結(jié)構(gòu)用鋼材、鋼結(jié)構(gòu)用鋼材我國鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的鋼類主要有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。主要有Q235(A3鋼)、Q315(16Mn鋼)輕鋼廠房2.2.3 2.2.3 鋼材鋼材2 2、鋼筋混凝土用鋼材、鋼筋混凝土用鋼材鋼筋混凝土用的鋼材主要指鋼筋。鋼筋等級：一級鋼二級鋼三級鋼四級鋼二級鋼一級鋼2.2.3 2.2.3 鋼材鋼材鋼筋2.2.3 2.2.3 鋼材鋼材2.2.5 瀝青、瀝青制品與其他防水材料 天然瀝青天然瀝青 改性瀝青改性瀝青 瀝青復(fù)合胎柔性防水卷材2.3 日系月異的土木工程材料一、往輕質(zhì)高強方向發(fā)展 混凝土：混凝土：C10 C25 C60 C80 C100 C200輕骨料輕骨料（陶粒、浮石等）混凝土和（陶粒、浮石等）混凝土和多孔多孔（主要（主要是加氣）混凝土得到迅速發(fā)展，其重度為是加氣）混凝土得到迅速發(fā)展，其重度為1418KN/m3 預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土二、往綠色環(huán)保方向發(fā)展三、智能工程材料的研發(fā)四、工程材料生產(chǎn)建工的工業(yè)化與產(chǎn)品化2.3 日系月異的土木工程材料二、往綠色環(huán)保方向發(fā)展 綠色材料是指在綠色材料是指在原料采取、產(chǎn)品制造、原料采取、產(chǎn)品制造、使用或者再循環(huán)以及廢料使用或者再循環(huán)以及廢料等環(huán)節(jié)中對等環(huán)節(jié)中對地球環(huán)境負荷最小和有利于人類健康地球環(huán)境負荷最小和有利于人類健康的材料。的材料。2.3 日系月異的土木工程材料三、智能工程材料的研發(fā)