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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(zhì)

2土木工程材料簡述

3土木工程結(jié)構(gòu)材料1最新編輯ppt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(jié)構(gòu)材料的特性，了解材料工業(yè)的發(fā)展及展望。

【教學重點】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(jié)構(gòu)材料的特性。

【教學難點】四類結(jié)構(gòu)材料的特性。

第3講土木工程材料2最新編輯ppt土木工程概論

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打造成的，土木工程中所使用的各種材料統(tǒng)稱為土木工程材料。

它將直接影響建（構(gòu)）筑物的性能、功能、壽命和經(jīng)濟成本，從而影響人類生活空間的安全性、方便性、舒適性。前言共52頁第1頁3最新編輯ppt土木工程概論前言

土木工程的發(fā)展與材料的數(shù)量、質(zhì)量之間存在著相互依賴和相互矛盾的關(guān)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(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。

材料在土木工程中的三大作用：

●保證工程質(zhì)量； ●影響工程造價； ●促進工程技術(shù)進步。共52頁第2頁4最新編輯ppt土木工程概論1土木工程材料的分類及性質(zhì)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、銅、鋅、錫等及其合金第3講土木工程材料共52頁第3頁5最新編輯ppt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(jié)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(zhì)

保持空間和通道使用功能， 主要有：磚、砌塊、輕質(zhì)混 凝土、保溫材料等 創(chuàng)造優(yōu)美和舒適環(huán)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6最新編輯ppt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(zhì)建筑結(jié)構(gòu)材料橋梁結(jié)構(gòu)材料路面結(jié)構(gòu)材料水工結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)材料功能材料共52頁第5頁7最新編輯ppt土木工程概論材料性質(zhì)物理性質(zhì)1.4土木工程材料的性質(zhì)

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(zhì) 耐久性強度、變形、彈性、塑性、韌性等抗?jié)B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(zhì)共52頁第6頁8最新編輯ppt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(chǎn)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(yōu)點。至今仍廣泛地用于墻體、基礎(chǔ)、柱等砌筑工程中。

●按生產(chǎn)工藝分：燒結(jié)磚和非燒結(jié)磚； ●按所用原材料分：粘土磚、頁巖磚、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9最新編輯ppt土木工程概論2.1磚

傳統(tǒng)粘土磚毀田取土量大、能耗高、磚自重大，施工生產(chǎn)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(jié)空心磚粘土燒結(jié)實心磚燒結(jié)多孔磚共52頁第8頁10最新編輯ppt土木工程概論煤矸石頁巖 燒結(jié)磚

利用粉煤灰、煤矸石、頁巖和工業(yè)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11最新編輯ppt土木工程概論

近年來國內(nèi)外都在研制非燒結(jié)磚。加入少量水泥或石灰作固結(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)一定時間即成。

墻體材料改革的方向是：煤矸石頁巖燒結(jié)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12最新編輯ppt土木工程概論

2.2瓦：屋面材料

傳統(tǒng)的中國瓦，一般指小青瓦和機制平瓦。以粘土為主要原料，經(jīng)泥料處理、成型、干燥和焙燒而制成。粘土瓦的生產(chǎn)工藝與粘土磚相似，但對粘土的質(zhì)量要求較高，粘土瓦只能應用于較大坡度的屋面。由于材質(zhì)脆、自重大、片小，施工效率低等缺點，在現(xiàn)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13最新編輯ppt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(wǎng)水泥瓦、聚氯乙烯瓦、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14最新編輯ppt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(jīng)過加工或未經(jīng)加工的石材，統(tǒng)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(jīng)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(chǎn)成本低等優(yōu)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(xiàn)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15最新編輯ppt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的形狀不規(guī)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(guī)則，但有兩個平面大致平行的石塊，可用于砌筑基礎(chǔ)、堤壩、擋土墻等；亂毛石是形狀不規(guī)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16最新編輯ppt土木工程概論

2.3.2料石：

由人工或機械開采出、較規(guī)則的六面體石塊，再略經(jīng)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?guī)r、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17最新編輯ppt土木工程概論

用于建筑物內(nèi)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18最新編輯ppt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19最新編輯ppt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20最新編輯ppt土木工程概論文化石2.3石

網(wǎng) 粘 石共52頁第19頁21最新編輯ppt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(jīng)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22最新編輯ppt土木工程概論2.3石

2.3.5石子：

粒徑大于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(tǒng)

碎石 卵石共52頁第21頁23最新編輯ppt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(zhì)量較差，海砂含鹽成較多，對混凝土、砂漿質(zhì)量有影響，河較為潔凈，應用較為廣泛。2.3石共52頁第22頁24最新編輯ppt--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(jù)粗細程度不同又有粗砂、中砂、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(tǒng)砂石篩分共52頁第23頁25最新編輯ppt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(jié)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26最新編輯ppt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(jīng)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，建筑石膏的應用很廣，除用于室內(nèi)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27最新編輯ppt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(jié)硬化，可將其它材料膠結(jié)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(zhì)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28最新編輯ppt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、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥。

●水泥生產(chǎn)工藝：

干法工藝(全面推廣)、回轉(zhuǎn)窯工藝(限制工藝)、立窯工藝(質(zhì)量不穩(wěn)定、污染大，屬淘汰工藝)。

海螺水泥的干法生產(chǎn)線共52頁第27頁29最新編輯ppt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30最新編輯ppt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31最新編輯ppt土木工程概論

2.8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32最新編輯ppt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33最新編輯ppt土木工程概論

2.9陶瓷制品

由適當成分的粘土經(jīng)成型及燒結(jié)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(wèi)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34最新編輯ppt土木工程概論3土木工程結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)用材和鋼筋混凝土用材兩大類。3.1.1鋼結(jié)構(gòu)用鋼材A．碳素結(jié)構(gòu)鋼一般結(jié)構(gòu)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35最新編輯ppt土木工程概論

B．低合金結(jié)構(gòu)鋼

普通低合金結(jié)構(gòu)鋼一般是在普通碳素鋼的基礎(chǔ)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(wǎng)構(gòu)架、電視塔、大型廳館中成為主體結(jié)構(gòu)材料。3.1鋼材工字鋼槽鋼

鋼 管

角 鋼共52頁第34頁36最新編輯ppt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37最新編輯ppt土木工程概論梁柱連接節(jié)點柱子與基礎(chǔ)連接節(jié)點3.1鋼材屋面梁安裝共52頁第36頁38最新編輯ppt土木工程概論鳥巢鋼結(jié)構(gòu)吊裝鳥巢鋼結(jié)構(gòu)外形初現(xiàn)

●評價：

材質(zhì)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39最新編輯ppt土木工程概論

3.1.2鋼筋：

鋼筋是指可澆筑在混凝土內(nèi)做成各種鋼筋混凝土構(gòu)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(gòu)件的是熱軋鋼筋，俗稱Ⅰ級（光面鋼筋）、Ⅱ、Ⅲ級（螺紋鋼筋）鋼筋。3.1鋼材共52頁第38頁40最新編輯ppt土木工程概論用于預應力混凝土構(gòu)件中的是鋼絞線和預應力鋼絲。

1×7鋼絞線 刻痕鋼絲 螺旋肋鋼絲3.1鋼材共52頁第39頁41最新編輯ppt土木工程概論

鋼筋工程剪影之一

筒倉基礎(chǔ)鋼筋 近景筒倉基礎(chǔ)鋼筋 俯瞰3.1鋼材共52頁第40頁42最新編輯ppt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43最新編輯ppt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44最新編輯ppt土木工程概論

3.2混凝土（砼）

砼的定義：由膠結(jié)料（水泥）、骨料（砂、石）、水和外加劑按一定比例配制，經(jīng)攪拌振搗成型，在一定條件下養(yǎng)護而形成的一種人造石。

⑴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(jié)構(gòu)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45最新編輯ppt土木工程概論

⑵砼強度：

結(jié)構(gòu)用砼的強度等級一般為C20～C40，預應力砼一般不低于C40，C50以上稱為高強砼，目前C60～C80高強砼已大量應用于結(jié)構(gòu)之中。由于砼的抗拉強度很低，砼結(jié)構(gòu)多是由砼和鋼筋粘結(jié)組成鋼筋砼結(jié)構(gòu)。

⑶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(zhì)的物質(zhì)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46最新編輯ppt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

⑷砼結(jié)構(gòu)的評價

優(yōu)點：具有耐久性、耐火性、整體性，可塑性好、節(jié)約鋼材，可就地取材。

缺點：自重大、抗裂性差、現(xiàn)場澆筑受季節(jié)性氣候條件的限制、補強修復較困難。3.2混凝土共52頁第45頁47最新編輯ppt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48最新編輯ppt土木工程概論

3.3砌體

●概念：由石材、粘土、砼、工業(yè)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(jié)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(jié)構(gòu)材料共52頁第47頁49最新編輯ppt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(nóng)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50最新編輯