土木工程材料建材課件

0.1土木工程與材料一、土木工程的定義

工程是指按計劃進(jìn)行的工作；土木工程是指建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的總稱。如：建筑工程、水利工程、道橋工程、鐵路工程及海洋工程等。二、土木工程材料

土木工程材料是指土木工程中所用的各種材料及制品。它既是一切土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是重要的質(zhì)量基礎(chǔ)。0.緒論三、土木工程對材料的基本要求1、必須具有足夠的強(qiáng)度，能夠安全承載；2、質(zhì)量輕，以減輕下部結(jié)構(gòu)和地基的負(fù)荷；3、具有一定的耐久性，以減少維修費(fèi)用；4、裝飾材料應(yīng)具有美化作用；5、特殊部位的材料，應(yīng)具有相應(yīng)的特殊功能。選材的原則：材盡其能，物盡其用；正確、合理。0.2土木工程材料的分類一、按材料的化學(xué)成分分類土木工程材料無機(jī)材料

有機(jī)材料復(fù)合材料金屬材料非金屬材料黑色金屬：鋼、鐵、不銹鋼等有色金屬：鋁、銅及其合金天然石材：砂、石及石材制品等燒土制品：磚、瓦、玻璃等膠凝材料：石灰、石膏、水泥、水玻璃等混凝土及硅酸鹽制品：混凝土、砂漿

及硅酸鹽制品植物材料：木竹、竹材等瀝青材料：石油瀝青、煤瀝青、瀝青制品高分子材料：塑料、涂料、膠粘劑等

金屬材料與無機(jī)非金屬材料復(fù)合：鋼纖維混凝土等無機(jī)非金屬材料與有機(jī)材料復(fù)合：玻璃鋼（樹脂+玻纖）、聚合物混凝土、瀝青混合料等

金屬材料與有機(jī)材料復(fù)合：輕質(zhì)金屬夾芯板二、按功能分類，可分為兩大類：結(jié)構(gòu)材料——主要用作承重的材料，如梁、板、柱所用材料．功能材料——主要利用材料的某些特殊功能，如用于

防水、裝飾、保溫等的材料．

三、按使用部位分類：可分為結(jié)構(gòu)材料（板、梁、柱）、墻體材料、屋面材料、地面材料及飾面材料等。一、土木工程材料的歷史1、古代天然材料的使用：（原始社會后期新石器時代、青銅器時代）（土、草、竹、木、葦、石材等）。2、最早的人工材料：燒土制品（磚、瓦、石灰、玻璃）。3、近代材料發(fā)展：鋼鐵、水泥、混凝土、鋼筋混凝土、（18世紀(jì)后）平板玻璃、粘結(jié)劑等。4、現(xiàn)代新型材料：塑料、鋁合金、不銹鋼、高性能混凝（20世紀(jì)后）土、新型墻體材料、裝飾材料、節(jié)能

材料。遠(yuǎn)古時期——距今50~10萬年前，原始人只有天然的石塊和木棍，過著穴居巢處（利用天然的洞穴、懸崖下棲身或構(gòu)木為巢）的生活，還談不上建筑。如：距今170萬年前的云南元謀人、20~70萬年前的北京周口店一帶的北京人及3萬年前的山頂洞人。1、原始社會后期——利用天然材料，搭建簡單的房屋，如：木材、巖石、竹、粘土、蘆葦、草等。（稱為建材發(fā)展的起點(diǎn)）距今1萬~6000年前的新石器時代，母系氏族社會，人們已開始定居。原始人利用磨制的石刀、石斧等簡單的工具砍伐樹木、蘆葦?shù)?，搭建簡單的房屋。如：距?000~6000年前陜西西安附近發(fā)現(xiàn)的半坡遺址，為半地穴式房屋；距今7000年前浙江余姚的河姆渡遺址，為干欄式（類似南方的吊腳樓）房屋。干欄建筑是南方少數(shù)民族的建筑風(fēng)格，古時流行于南方百越民族的居住區(qū)，這種建筑以竹木為主要建筑材料，主要是兩層建筑，下層放養(yǎng)動物和堆放雜物，上層住人。這種建筑適合那些居住于雨水多比較潮濕地方的人。現(xiàn)在主要流行于壯族居住的比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，包括廣西中西部、云南東南部、貴州西南部和越南北部。

青銅器時代——公元前16~11世紀(jì)（商代），它的使用使社會生產(chǎn)力有了很大提高，并為木結(jié)構(gòu)及“版筑技術(shù)”提供了很大方便?！鞍嬷夹g(shù)”現(xiàn)稱為“干打壘”（木框中澆土），用于北方寒冷地區(qū)和南方炎熱地區(qū)，混凝土的現(xiàn)澆技術(shù)就來源于此。世界著名建筑：金字塔（2000-3000BC)：石材、石灰、石膏的使用 萬里長城（200BC):條石、大磚、石灰砂漿 羅馬圓劇場（70-80AC):石材、石灰砂漿布達(dá)拉宮：建于公元7世紀(jì)（松贊干布時期），唐朝初年，為迎娶唐朝文成公主而建造。石材、石灰砂漿胡夫金字塔（2000-3000BC)

，高146.59m,底部232m見方，用230多萬塊、每塊重2.5T的巖石砌成，材料為石材、石灰、石膏萬里長城（200BC):：條石、大磚、石灰砂漿

布達(dá)拉宮（600~700AC):石材、石灰砂漿羅馬斗獸場（70-80AC):：石材、石灰砂漿2、最早的人工材料的使用：燒土制品（磚、瓦、石灰、玻璃）土坯：公元前8000年左右，粘土+水用于土坯房屋、火炕，現(xiàn)在農(nóng)村還有一些地區(qū)仍在使用粘土磚：將強(qiáng)度低、吸水的土坯在高溫下焙燒，成為堅實(shí)、耐水的粘土磚。世界上最早出現(xiàn)在公元前5000年左右，我國從西周（公元前1060~711）開始出現(xiàn)，到了秦漢時期，粘土磚已被廣泛使用，且制作技藝精湛，故有“秦磚漢瓦”之稱。粘土瓦：世界上最早出現(xiàn)在公元前3000年左右，我國從西周時期出現(xiàn)平瓦、戰(zhàn)國時期（公元前475~221年）平瓦和筒瓦已廣泛使用。燒制石灰：它的發(fā)現(xiàn)是我們的祖先在燒火做飯時。世界上最早使用是在公元前3000年左右的埃及金字塔，我國在三國時期四川德陽市市中區(qū)羅江縣白馬關(guān)鄉(xiāng)鳳雛（劉備的軍師龐統(tǒng)，字士元，號鳳雛，湖北襄陽人）墓的遺址（在落鳳坡附近）中，發(fā)現(xiàn)墓室的土坯墻上采用了三合土（石灰+粘土+砂子）抹面。玻璃：塊狀原料（石英砂、純堿、石灰石、長石等），主要成分為硅酸鹽，高溫下急速冷卻的非晶體析出物。堅硬，但抗沖擊性差。最早發(fā)現(xiàn)是在公元前2000年左右，埃及古墓中的殉葬品。中世紀(jì)歐洲（如俄國）用于教堂內(nèi)墻做壁畫，為彩色玻璃。到了1640年，俄國開始將玻璃用于門窗的采光。意義：燒土制品的出現(xiàn)，取代了落后的墻體、屋面材料，提高了房屋的整體性和房屋的強(qiáng)度，玻璃的使用，增強(qiáng)了采光效果，使人們的居住環(huán)境得到了根本性的改善。3、近代材料：18世紀(jì)以后，在英國的工業(yè)革命帶動下，出現(xiàn)了鋼鐵、水泥、混凝土、鋼筋混凝土等重要材料。水泥：1824年，英國人泥瓦匠JosephAspding

,發(fā)明了波特蘭水泥。將石灰石+粘土制成料漿，高溫煅燒，經(jīng)粉碎制成水泥。此水泥的顏色與英國波特蘭小島上出產(chǎn)的一種淡黃色石材顏色相近，故稱為波特蘭水泥。因該水泥主要成分為硅酸鹽，我國稱為硅酸鹽水泥，1889年河北唐山建立第一家水泥廠。剛開始水泥的生產(chǎn)發(fā)展緩慢，直到1949年后，才飛速發(fā)展。如今我國已成為世界上水泥產(chǎn)量最高、使用量最多的國家。

法國1848年，德國1850年，美國1871年，日本1875年。鋼鐵：英國人發(fā)明，產(chǎn)業(yè)革命后的英國，經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對運(yùn)輸系統(tǒng)有更大的要求，因此英國政府開始大量修建鐵路和橋梁。先是用鑄鐵建橋，后來轉(zhuǎn)為用轉(zhuǎn)爐煉鋼。1890年修建的Forth灣跨海鋼橋，共用鋼材5萬噸。鋼筋混凝土：1855年，法國人J.L.Lanbot在第一屆巴黎萬國博覽會上首次推出鋼筋混凝土小船，宣告了鋼筋混凝土制品的問世，兩種材料結(jié)合有取長補(bǔ)短的作用。鋼筋混凝土開始應(yīng)用是在19世紀(jì)末（1890-1892）；中國，1898年平板玻璃：19世紀(jì)末，玻璃的工業(yè)生產(chǎn)方法確立，平板玻璃已被廣泛應(yīng)用。4、現(xiàn)代材料，20世紀(jì)以后—預(yù)應(yīng)力混凝土、高分子材料

1908年，有人提出了預(yù)應(yīng)力混凝土的概念；

1934年，在美國發(fā)明了混凝土減水劑，在混凝土材料的發(fā)展中樹立了里程碑的作用。

1940年后，鋼材、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼骨架混凝土已得到空前的發(fā)展；高效減水劑、高性能混凝土的出現(xiàn)并不斷發(fā)展。塑料與合成樹脂為代表的有機(jī)高分子化學(xué)建材作為裝飾、裝修、防水、保溫隔熱、絕緣、管線材料在建筑中發(fā)揮各種作用。如：塑料管線、泡沫塑料、巖棉、防水卷材、各種粘結(jié)劑、建筑涂料、壁紙等。鋁合金、不銹鋼等新型金屬材料是現(xiàn)代建筑理想的門窗及住宅設(shè)備材料（廚房、衛(wèi)浴設(shè)備），改善了密封性、美觀性及清潔性，提高了居住質(zhì)量。各種復(fù)合材料的使用，如：金屬夾芯板，空心磚、陶瓷制品等也在快速地發(fā)展。二、土木工程材料的發(fā)展趨勢1、研制高性能材料；2、盡量少用天然資源，多用可利用的廢棄物作為工程材料的資源；3、節(jié)約能源；4、材料生產(chǎn)中不得使用對人體有害的添加劑，開發(fā)對人體有益的材料功能；5、產(chǎn)品可再生循環(huán)和回收利用，以防二次污染。

21世紀(jì)材料發(fā)展——向著輕質(zhì)、高強(qiáng)、節(jié)能、高性能、綠色建材的方向發(fā)展。0.4土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)土木工程材料現(xiàn)代化生產(chǎn)的科學(xué)管理，必須對材料產(chǎn)品的各項技術(shù)制定統(tǒng)一的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)一般包括：產(chǎn)品規(guī)格、分類、技術(shù)要求、檢驗方法、驗收規(guī)則、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存等方面內(nèi)容。土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)，是企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的技術(shù)依據(jù)，也是供需雙方對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行驗收的依據(jù)。通過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，就能按標(biāo)準(zhǔn)合理地選用材料，從而使設(shè)計、施工也相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化，同時可加快施工進(jìn)度．降低造價。一、國家標(biāo)準(zhǔn)

有強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)（代號GB)、推薦性標(biāo)準(zhǔn)（代號GB/T)。二、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

有建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號JGJ）、建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號

JC）、冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號YB）、交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號JT）等三、地方標(biāo)準(zhǔn)（代號DB）和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號QB）產(chǎn)品（技術(shù)）名稱、部門代號、編號和批準(zhǔn)年份組成。如國家標(biāo)準(zhǔn)：《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007），其中“硅酸鹽水泥”為該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品名稱，“GB”為國家標(biāo)準(zhǔn)的代號，“175”為標(biāo)準(zhǔn)編號，“2007”為標(biāo)準(zhǔn)頒布年代號。上述標(biāo)準(zhǔn)為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，任何技術(shù)（產(chǎn)品）不得低于此標(biāo)準(zhǔn)。又如：普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程JGJ55——2000。標(biāo)準(zhǔn)的表示方法：

世界各國對土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化都非常重視，均有自己的國家標(biāo)準(zhǔn)：ASTM美國國家標(biāo)準(zhǔn)JIS日本國家標(biāo)準(zhǔn)BS英國標(biāo)準(zhǔn)DIN德國標(biāo)準(zhǔn)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)0.5學(xué)習(xí)本課程的目的和基本要求一、學(xué)習(xí)