土木工程概論-第二章課件

1、 土木工程概論建筑功能材料5建筑鋼材4混凝土和砂漿3膠凝材料2磚、瓦、砂、石、木材1土木工程材料未來(lái)的發(fā)展6本章內(nèi)容第二章 土木工程材料第二章 土木工程材料磚石材砌塊瓦砂12345本節(jié)內(nèi)容2.1.1 磚磚的種類(lèi)很多，根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同分為燒結(jié)磚與非燒結(jié)磚；根據(jù)外形可分為普通磚、空心磚和多孔磚，如圖2-1圖2-3所示；根據(jù)使用的原料不同分為黏土磚、爐渣磚、灰砂磚、水泥磚等。圖2-1 燒結(jié)普通磚圖2-2 空心磚圖2-3 多孔磚2.1.1 磚 燒結(jié)黏土磚的尺寸一般為240 mm115 mm53 mm。作為傳統(tǒng)的墻體材料，燒結(jié)黏土磚在我國(guó)曾被大量用于內(nèi)墻、外墻、柱、拱、煙囪、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的砌筑。但是

2、因其毀田取土，能耗大、污染環(huán)境等缺點(diǎn)，目前已基本被禁用。 為了克服燒結(jié)黏土磚的缺點(diǎn)，人們先后研制出多孔磚、空心磚、蒸壓磚等新型建筑材料。其特點(diǎn)如下：1多孔磚2.1.1 磚 多孔磚以黏土、頁(yè)巖、粉煤灰為主要原料，經(jīng)成型、焙燒而成，主要適用于磚混結(jié)構(gòu)的承重部位。 多孔磚具有生產(chǎn)能耗低、節(jié)土利廢、施工方便和體輕、強(qiáng)度高、保溫效果好、耐久性好、收縮變形小、外觀規(guī)整等特點(diǎn)，是一種替代燒結(jié)黏土磚的理想材料。2空心磚2.1.1 磚 空心磚是建筑行業(yè)常用的墻體主材，是框架結(jié)構(gòu)建筑物的理想填充材料?？招拇u的常見(jiàn)制造原料是黏土和煤渣灰，一般規(guī)格是390 mm190 mm190 mm。 由于空心磚具有消耗原料少、質(zhì)

3、輕、強(qiáng)度高、保溫、隔音降噪性能好、環(huán)保、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為國(guó)家建筑部門(mén)的首推產(chǎn)品?？招拇u的致命缺點(diǎn)是抗震性能差。3蒸壓磚2.1.1 磚 蒸壓磚主要包括蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚，分別是以灰砂、粉煤灰或其他礦渣為原料，通過(guò)添加石灰、石膏及集料，經(jīng)胚料制備、壓制成型、高效蒸汽養(yǎng)護(hù)等工藝制成。 蒸壓磚的規(guī)格尺寸與普通實(shí)心黏土磚完全一致，所以用蒸壓磚可以直接代替實(shí)心黏土磚。 蒸壓磚既具有良好的耐久性能，又具有較高的墻體強(qiáng)度，是國(guó)家大力發(fā)展、應(yīng)用的新型墻體材料。2.1.2 瓦 瓦按鋪設(shè)部位的不同，可分為燒結(jié)屋面瓦和燒結(jié)配件瓦。屋面瓦主要有平瓦、曲瓦等，配件瓦主要有檐口瓦和脊瓦兩個(gè)系列。 傳統(tǒng)的黏土瓦以

4、黏土為主要原料，生產(chǎn)工藝與黏土磚相似，長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)一直被大量使用，但因其自重大、不環(huán)保、能耗大、質(zhì)量差等缺點(diǎn)，現(xiàn)已逐漸被其他產(chǎn)品替代，如圖2-4所示。圖2-4 黏土瓦2.1.2 瓦 現(xiàn)在，人們已越來(lái)越多地采用新材料和新工藝來(lái)制造瓦片了，如水泥瓦、瀝青瓦、合成樹(shù)脂瓦、秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦等。 水泥瓦又稱(chēng)混凝土瓦，是由混凝土制成的屋面瓦和配件瓦的統(tǒng)稱(chēng)，水泥瓦具有耐久性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是自重大，主要用于民用建筑及農(nóng)村建筑坡型屋面，如圖2-5所示。圖2-5 水泥瓦2.1.2 瓦 彩色混凝土瓦，是近些年來(lái)較流行的屋面材料之一。水泥彩瓦具有很多優(yōu)良的特性，擁有獨(dú)特的防水結(jié)構(gòu)、超高的強(qiáng)度，這使得水泥彩瓦具有

5、很好的抗?jié)B透性且不龜裂、不變形。此外，由于瓦表面進(jìn)行了特別處理，這使得它具備了抗紫外線(xiàn)、耐酸堿性、耐高低溫、抗老化等特點(diǎn)。目前，水泥彩瓦已廣泛應(yīng)用于高檔別墅、花園洋房等坡面屋頂。另外，國(guó)內(nèi)常用的瓦還有瀝青瓦。瀝青瓦的全稱(chēng)為玻纖胎瀝青瓦，簡(jiǎn)稱(chēng)為玻纖瓦或者瀝青瓦，因其主要材質(zhì)為瀝青，故國(guó)內(nèi)一般稱(chēng)之為瀝青瓦。瀝青瓦的優(yōu)點(diǎn)是造型多樣、色彩豐富、美觀環(huán)保、重量輕、隔熱、保溫、防水、耐腐蝕、施工方便、成本低；缺點(diǎn)是易老化、阻燃性差、易被大風(fēng)吹落。2.1.3 砂 砂指的是巖石風(fēng)化后經(jīng)雨水沖刷或由巖石軋制而成的粒徑為0.0745 mm的粒料。砂是組成混凝土和砂漿的主要材料之一，是土木工程的大宗材料。 砂一般分

6、為天然砂和人工砂兩類(lèi)。由自然條件作用（主要是巖石風(fēng)化）而形成的，粒徑在5 mm以下的巖石顆粒，稱(chēng)為天然砂。人工砂是由巖石軋碎而成，由于成本高、片狀及粉狀物多，一般不用。2.1.3 砂 按其產(chǎn)源不同，天然砂可分為河砂、海砂和山砂。山砂表面粗糙，顆粒多棱角，含泥量較高，有機(jī)雜質(zhì)含量也較多，故質(zhì)量較差。海砂和河砂表面圓滑，但海砂含鹽分較多，對(duì)混凝土和砂漿有一定影響。河砂較為潔凈，故應(yīng)用較廣。 砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸬钠骄旨?xì)程度，通常有粗砂、中砂、細(xì)砂之分。配置混凝土?xí)r，應(yīng)優(yōu)先選用中砂。砌筑砂漿用砂應(yīng)符合混凝土用砂的技術(shù)要求，不同砌體對(duì)砂子最大粒徑的限制值也不一樣。2.1.4 砌塊

7、 砌塊是砌筑用的人造塊材，是一種新型墻體材料，外形多為直角六面體，也有各種異型體砌塊。砌塊的長(zhǎng)度、寬度高度有一項(xiàng)或一項(xiàng)以上分別超過(guò)365 mm、240 mm、115 mm，但高度一般不大于長(zhǎng)度或?qū)挾鹊?倍，長(zhǎng)度不超過(guò)高度的3倍。 砌塊按照外觀形狀的不同，可分為實(shí)心砌塊和空心砌塊；按產(chǎn)品規(guī)格的不同，可分為小型砌塊（高度介于115380 mm）、中型砌塊（高度介于380980 mm）和大型砌塊（高度大于980 mm）。使用中以中小型砌塊居多。2.1.4 砌塊 根據(jù)材料不同，常用的砌塊有普通混凝土與裝飾混凝土小型空心砌塊、輕集料混凝土小型空心砌塊、粉煤灰小型空心砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊、免蒸加氣混凝

8、土砌塊（又稱(chēng)環(huán)保輕質(zhì)混凝土砌塊）和石膏砌塊，如圖2-6、圖2-7所示。圖2-6 普通混凝土小型空心砌塊圖2-7 蒸壓加氣混凝土砌塊與磚材相比，砌塊具有以下優(yōu)勢(shì)：2.1.4 砌塊 塊體較大，施工效率較高，施工機(jī)械化程度較高。 可以從某些方面改善建筑物功能，例如，減輕結(jié)構(gòu)自重，提高保溫、隔熱、隔音、抗震性能等。 原材料豐富，可充分利用地方資源和工業(yè)廢料。 使用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)論在嚴(yán)寒地區(qū)還是溫帶地區(qū)，地震區(qū)或是非地震區(qū)，以及各種類(lèi)型的多層和低層建筑中都能使用。2.1.5 石材建筑中使用的石材可分為天然石材和人造石材，其特點(diǎn)如下：1）毛石 毛石是山體爆破直接得到的石塊，主要用于砌筑基礎(chǔ)、勒角、墻身

9、、堤壩、橋墩、涵洞、擋土墻等。2）料石 料石是由人工或機(jī)械開(kāi)采出的較規(guī)則的六面體形石塊，經(jīng)略加鑿琢而成。一般料石主要用于砌筑墻身、踏步、地坪、拱和紀(jì)念碑等；形狀復(fù)雜的料石制品用于柱頭、柱腳、樓梯踏步、窗臺(tái)板、欄桿和其他裝飾。1天然石材2.1.5 石材3）散粒石材 散粒石材主要作為拌制混凝土的粗集料，粒徑大于5 mm，有碎石和卵石之分。除此之外，碎石也常用于路橋工程和鐵路工程的路基道砟（zh2，堅(jiān)硬成塊的東西），如圖2-8所示；卵石也可作為花園景觀道路的裝飾路面。圖2-8 碎石2.1.5 石材4）裝飾石材 常用的裝飾石材主要有花崗石和大理石。各種類(lèi)型的花崗石主要用于室外建筑物裝飾以及廳堂地面的裝

10、飾，如圖2-9所示；而具有美麗圖案的大理石用于墻面、柱面、欄桿等的裝飾。圖2-9 花崗石2人造石材2.1.5 石材 人造石材是以不飽和聚酯樹(shù)脂為黏結(jié)劑，配以天然大理石或方解石、白云石、硅砂、玻璃粉等無(wú)機(jī)物粉料，以及適量的阻燃劑、顏料等，經(jīng)配料混合、瓷鑄、振動(dòng)壓縮、擠壓等方法成型固化制成的。 與天然石材相比，人造石材色彩艷麗、光潔度高，抗壓耐磨、韌性好、結(jié)構(gòu)致密，比重輕、不吸水、耐侵蝕風(fēng)化、放射性低，具有資源綜合利用的優(yōu)勢(shì)，是名副其實(shí)的綠色環(huán)保建材，被廣泛用來(lái)制作地磚、臺(tái)面、水槽、潔具、浴缸，還可用在墻面、柱面、樓梯踏步等的建筑裝飾以及花盆、雕塑、工藝制品等藝術(shù)加工方面。2.1.6 木材 木材是

11、傳統(tǒng)的建筑材料，在古建筑中廣泛應(yīng)用于寺廟、宮殿以及民居等。由于木材具有質(zhì)輕、高強(qiáng)，彈性和韌性好，紋理美觀，絕熱和熱工性能好等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代土木工程中，木材仍屬于重要的建筑材料。2.1.6 木材 按樹(shù)種的不同，木材一般分為針葉木材和闊葉木材。針葉樹(shù)葉細(xì)如針，材質(zhì)較軟，樹(shù)干通直高大，質(zhì)地均勻，且易于加工，如圖2-10所示，常用于制作梁、柱、門(mén)窗等，如松、柏、杉等；闊葉樹(shù)葉片寬大，如曲柳、榆、樺、柞（zu7，落葉喬木）等，其材質(zhì)較硬，樹(shù)干較短，難以加工，但是強(qiáng)度高，紋理美觀，宜做室內(nèi)裝修及家具。圖2-10 原木2.1.6 木材 除了直接使用木材外，還可對(duì)木材進(jìn)行綜合利用，制成各種人造板材，這樣既能提高

12、木材的使用率，又能改善天然木材的不足。常用的人造板材有膠合板（參見(jiàn)圖2-11）、纖維板、刨花板、木屑板等。 圖2-11 膠合板2.2 膠凝材料本節(jié)內(nèi)容1、石膏2、石灰3、水泥4、有機(jī)膠凝材料瀝青2.2.1 石膏 石膏的種類(lèi)很多，有天然二水石膏、建筑石膏（半水石膏）、天然無(wú)水石膏和高強(qiáng)石膏等。不同品種的石膏，生產(chǎn)條件不同，性能及應(yīng)用也各異。 建筑石膏是建筑工程中應(yīng)用最多的一種石膏產(chǎn)品，它是由天然二水石膏（CaSO42H2O，又稱(chēng)為生石膏），經(jīng)煅燒、磨細(xì)所得的半水石膏（CaSO40.5H2O）。 建筑石膏的凝結(jié)硬化速度很快，在加水拌和后，最初成為可塑的漿體，但很快就失去塑性并產(chǎn)生強(qiáng)度，隨后發(fā)展成為

13、堅(jiān)硬的固體。建筑石膏凝結(jié)硬化時(shí)體積略膨脹，這一性質(zhì)使得石膏制品的表面光滑、細(xì)膩，尺寸精確，形體飽滿(mǎn)，裝飾性好。2.2.1 石膏 另外，建筑石膏還具有較好的防火、隔熱、吸聲和吸濕性，但其耐水性和抗凍性較差。 建筑石膏的應(yīng)用很廣，除了可以用于室內(nèi)抹灰、粉刷、拌制砌筑砂漿外，還可以用來(lái)制造各種石膏制品，如石膏板、石膏裝飾條、石膏浮雕以及石膏夾心砌塊等，如圖2-12所示。另外，建筑石膏還可以在生產(chǎn)水泥時(shí)作為緩凝劑加入水泥中。圖2-12 石膏裝飾條2.2.2 石灰 我國(guó)石灰資源分布很廣，它生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，是建筑上最先使用的膠凝材料之一，如圖2-13所示。圖2-13 石灰2.2.2 石灰 將主要成

14、分為碳酸鈣的天然巖石，在適當(dāng)溫度下煅燒，所得的以氧化鈣（CaO）為主要成分的產(chǎn)品即為石灰，又稱(chēng)生石灰。生石灰加水反應(yīng)，釋放大量的熱量，生成熟石灰Ca(OH)2，也稱(chēng)消石灰，這一過(guò)程稱(chēng)為石灰的“熟化”或“消解”。 石灰可塑性和保水性好，凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低，硬化后體積收縮大，易開(kāi)裂，同時(shí)由于耐水性差，存放時(shí)應(yīng)注意防潮。2.2.3 水泥 水泥是一種粉末狀材料，加水拌和后成漿體，能把砂、石等散粒狀材料膠結(jié)成整體，保持或發(fā)展其強(qiáng)度，并最終形成堅(jiān)硬的石狀體。 水泥加水形成的漿體，不僅能夠在干燥環(huán)境中凝結(jié)硬化，而且能更好地在水中硬化， 因此，水泥不僅適用于干燥環(huán)境，而且也適用于潮濕環(huán)境及水中的工程部位。在工

15、業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通、城市建設(shè)、水利以及海洋開(kāi)發(fā)等工程建設(shè)中，水泥被廣泛用來(lái)制造各種形式的鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，也常用于配置砂漿以及用作灌漿材料等，如圖2-14、圖2-15所示。2.2.3 水泥圖2-14 水泥板 圖2-15 水泥地面2.2.3 水泥 水泥按用途及性能的不同，可分為通用水泥、專(zhuān)用水泥、特性水泥；按其主要水硬性物質(zhì)的不同，可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥等。 常用的通用水泥品種有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥以及其他品種的硅酸鹽水泥，它們統(tǒng)稱(chēng)為硅酸鹽系列水泥。 該系列水泥的主要成分為硅酸

16、鹽熟料，另外還包括調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間的石膏和改善調(diào)節(jié)水泥某些性能的混合料。在混凝土結(jié)構(gòu)工程中，這些水泥有各自的使用范圍。1通用硅酸鹽水泥2.2.3 水泥1）道路硅酸鹽水泥 道路硅酸鹽水泥的主要成分仍是硅酸鹽，同時(shí)含有較多的鐵鋁酸鈣。該類(lèi)水泥強(qiáng)度較高，特別是抗折強(qiáng)度高、耐磨性好、干縮率低，抗沖擊性、抗凍性和抗硫酸鹽侵蝕能力比較好，因此適用于水泥混凝土路面、機(jī)場(chǎng)跑道、車(chē)站及公共廣場(chǎng)等工程的面層混凝土中。2專(zhuān)用水泥及特性水泥2.2.3 水泥2）白色和彩色硅酸鹽水泥 白色硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱(chēng)白水泥，是由白色硅酸鹽水泥熟料加入石膏，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。 彩色硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱(chēng)彩色水泥，它是用白水泥熟料，適量石

17、膏和耐堿礦物顏料共同磨細(xì)而制成的。常用的彩色摻加顏料有氧化鐵（紅、黃、褐、黑）、二氧化錳（褐、黑）、氧化鉻（綠）、鈷藍(lán)（藍(lán)）、群青藍(lán)（靛藍(lán)）、孔雀藍(lán)（海藍(lán)）、炭黑（黑）等。2.2.3 水泥3）快硬水泥 快硬水泥按照成分不同可分為快硬硅酸鹽水泥和快硬鋁酸鹽水泥等，具有硬化快、初期強(qiáng)度高等特性，主要用于要求早期強(qiáng)度高的工程，如緊急搶修工程、抗沖擊及抗震性工程、冬季施工工程、軍事工程等。2.2.3 水泥4）膨脹水泥及自應(yīng)力水泥 膨脹水泥是指在水化和硬化過(guò)程中不發(fā)生收縮，并產(chǎn)生體積膨脹的水泥，可以解決由于收縮帶來(lái)的不利后果。 膨脹水泥的用途廣泛，常用于收縮補(bǔ)償混凝土、大體積混凝土，以及要求抗?jié)B和抗硫酸

18、鹽侵蝕的工程，另外還可用于構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的澆筑、結(jié)構(gòu)的加固和修補(bǔ)等。2.2.3 水泥 在膨脹水泥中有一類(lèi)具有較強(qiáng)的膨脹性能，當(dāng)它用于鋼筋混凝土中時(shí)，由于它的膨脹性能，使鋼筋受到較大的拉應(yīng)力，而混凝土則受到相應(yīng)的壓應(yīng)力。當(dāng)外界因素使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，就可被預(yù)先產(chǎn)生的壓應(yīng)力抵消或降低。這種靠自身水化膨脹來(lái)張拉鋼筋產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力稱(chēng)為自應(yīng)力，該類(lèi)水泥就是自應(yīng)力水泥。自應(yīng)力水泥主要用于自應(yīng)力鋼筋混凝土壓力管及其配件。2.2.4 有機(jī)膠凝材料瀝青 瀝青是由高分子碳?xì)浠衔锛胺墙饘伲ㄑ?、硫、氮等）衍生物所組成的黑褐色復(fù)雜混合物，常溫下呈褐色或黑褐色固體、半固體或液體狀態(tài)。 瀝青是憎水性材料，幾乎不溶于水，黏結(jié)

19、性、柔性和不透水性較好，不導(dǎo)電、耐酸堿、耐化學(xué)腐蝕并具有熱軟、冷硬的特點(diǎn)。在土木工程中，瀝青是應(yīng)用廣泛的防水材料和防腐材料。適用于房屋建筑中屋面、地下結(jié)構(gòu)以及道路、橋梁、水利工程的防水、防潮、防酸堿侵蝕等，也可用于公路路面的鋪設(shè)，還可用來(lái)配置瀝青混凝土、瀝青防水涂料等。2.3 混凝土和砂漿 2、砂漿 1、混凝土2.3.1 混凝土 混凝土是由膠凝材料、集料（或稱(chēng)骨料）、水及其他材料，按適當(dāng)比例混合攪拌制成混合物后，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材。它是世界上用量最大、用途最廣的建筑材料，而且是最重要的建筑結(jié)構(gòu)材料，如圖2-16所示。圖2-16 混凝土澆筑 混凝土有多種分類(lèi)方法，最常見(jiàn)的有以下幾種：2

20、.3.1 混凝土 按所用膠結(jié)材料的不同分為：水泥混凝土、石膏混凝土、瀝青混凝土、聚合物混凝土等。 按表觀密度的不同分為：重混凝土、普通混凝土、輕混凝土（即輕集料混凝土）。 按用途的不同分為：結(jié)構(gòu)混凝土、道路混凝土、膨脹混凝土、耐熱混凝土、防水混凝土、防輻射混凝土、耐酸混凝土等。 按強(qiáng)度等級(jí)的不同分為：普通混凝土，高強(qiáng)混凝土，超高強(qiáng)混凝土。 按生產(chǎn)和施工方法的不同分為：泵送混凝土、噴射混凝土、輾壓混凝土、預(yù)拌混凝土等。2.3.1 混凝土混凝土之所以被廣泛應(yīng)用，是因?yàn)樗哂性S多優(yōu)越性： 抗壓強(qiáng)度高、耐久性弱、耐火性高、維修費(fèi)用低。 原材料豐富、成本低。 混凝土拌和物具有良好的可塑性。 混凝土與鋼筋

21、黏結(jié)良好，一般不會(huì)銹蝕鋼筋。 混凝土也存在一些不足，例如，它抗拉強(qiáng)度低，變形性能差，導(dǎo)熱系數(shù)大，體積密度大，硬化較緩慢等。為此，人們將混凝土與其他材料復(fù)合，出現(xiàn)了鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、纖維混凝土等。2.3.1 混凝土 普通混凝土的基本材料是水泥、水、砂子和石子，如圖2-17所示。其中，砂、石起骨架作用，稱(chēng)為集料；水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在集料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥漿起潤(rùn)滑作用，賦予拌和物一定和易性，便于施工；水泥漿硬化后，則將集料膠結(jié)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體。此外，為改善混凝土的某些性能，還常加入適量的外加劑和摻和料。1普通混凝土2.3.1 混凝土圖2-17 普通混凝土結(jié)構(gòu)1粗集料

22、；2細(xì)集料；3水泥漿；4氣孔2.3.1 混凝土 混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是混凝土的重要性能指標(biāo)，應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150 mm的立方體試件，在28 d齡期用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度。 混凝土強(qiáng)度等級(jí)以混凝土的英文Concrete的第一個(gè)字母加上其立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)表示，如C30表示立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為30 MPa，即混凝土立方體抗壓強(qiáng)度30 MPa的概率要求在95%以上。2.3.1 混凝土 鋼筋和混凝土之所以可以共同工作是由它們各自材料性質(zhì)決定的。首先，鋼筋與混凝土有著近似相同的線(xiàn)膨脹系數(shù)，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境不同產(chǎn)生過(guò)

23、大的應(yīng)力。其次，鋼筋與混凝土之間有良好的黏結(jié)力，有時(shí)鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條（稱(chēng)為變形鋼筋）來(lái)提高混凝土與鋼筋之間的機(jī)械咬合，當(dāng)此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時(shí)，通常將鋼筋的端部彎起180彎鉤。此外，由于混凝土中的氫氧化鈣提供的堿性環(huán)境，在鋼筋表面形成了一層鈍化保護(hù)膜，這使得鋼筋相對(duì)于中性與酸性環(huán)境下更不易腐蝕，鋼筋混凝土板配筋模型如圖2-18所示。2鋼筋混凝土2.3.1 混凝土圖2-18 鋼筋混凝土板配筋模型2.3.1 混凝土3預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點(diǎn)如下： 抗裂性好，剛度大。 節(jié)省材料，減小自重。 可以減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力。 提高受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性。 提高構(gòu)件

24、的耐疲勞性。2.3.1 混凝土4其他品種混凝土 作為一種新的建筑材料，高強(qiáng)混凝土以其抗壓強(qiáng)度高、抗變形能力強(qiáng)、密度大、孔隙率低的優(yōu)越性，在高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨度橋梁結(jié)構(gòu)以及某些特種結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。高強(qiáng)混凝土最大的特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高，一般為普通強(qiáng)度混凝土的46倍，故可減小構(gòu)件的截面，因此最適宜用于高層建筑。同時(shí)，由于截面尺寸減小，自重減輕，因此高強(qiáng)混凝土框架柱具有較好的抗震性能。1）高強(qiáng)混凝土2.3.1 混凝土 高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，采用常規(guī)材料和工藝生產(chǎn)，除具有混凝土結(jié)構(gòu)所要求的各項(xiàng)力學(xué)性能外，還具有高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性。高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度已超過(guò)200 MPa，

25、相對(duì)于普通混凝土來(lái)說(shuō)，高性能混凝土抗凍性、抗?jié)B性明顯高于普通混凝土，并且有較好的自密實(shí)性。由于具有較高抗?jié)B性，因此其抗化學(xué)腐蝕性能顯著優(yōu)于普通強(qiáng)度混凝土。2）高性能混凝土2.3.1 混凝土 以水泥漿、砂漿或混凝土作基材，以纖維作增強(qiáng)材料所組成的水泥基復(fù)合材料，稱(chēng)為纖維混凝土。 纖維可控制基體混凝土裂紋的進(jìn)一步發(fā)展，從而提高抗裂性。由于纖維的抗拉強(qiáng)度大、延伸率大，使得混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊強(qiáng)度及延伸率和韌性得以提高。3）纖維混凝土2.3.1 混凝土 纖維混凝土的主要品種有鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土、聚丙烯纖維混凝土及碳纖維混凝土、植物纖維混凝土等。其中，鋼纖維混凝土主要用于重要的隧道、地鐵

26、、機(jī)場(chǎng)、高架路床、溢洪道以及防爆防震工程等；玻璃纖維混凝土主要用于非承重與次要承重的構(gòu)件；聚丙烯纖維混凝土可用于非承重的板、停車(chē)場(chǎng)等。2.3.1 混凝土 所謂輕集料是指為了減輕混凝土的質(zhì)量以及提高熱工效果而采用的集料，其表觀密度要比普通集料低。輕集料混凝土是指采用了輕集料的混凝土，其表觀密度不大于1 900 kg/m3。與普通混凝土相比，輕集料混凝土具有表觀密度小、自重輕、彈性模量低、極限應(yīng)變大、熱膨脹系數(shù)小、保溫性好、抗震性好等優(yōu)點(diǎn)。 輕集料混凝土適用于高層及大跨度建筑。應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑及其他工程時(shí)，可減輕結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約材料用量、提高構(gòu)件運(yùn)輸和吊裝效率、減少地基荷載及改善建筑物功能。4）

27、輕集料混凝土2.3.2 砂漿 將磚、石、砌塊等塊材經(jīng)砌筑成為砌體的砂漿稱(chēng)為砌筑砂漿。它起黏結(jié)、襯墊和傳力作用，是砌體的重要組成部分。由于砌體結(jié)構(gòu)大都要承受一定的荷載，這就要求砌筑砂漿應(yīng)具有一定的抗壓強(qiáng)度；同時(shí)砂漿還應(yīng)具有足夠的黏結(jié)力，以便將磚石黏結(jié)成堅(jiān)固的砌體。 砌筑砂漿以水泥砂漿或水泥石灰砂漿為主。水泥砂漿宜用于砌筑潮濕環(huán)境以及強(qiáng)度要求較高的砌體；水泥石灰砂漿宜用于砌筑干燥環(huán)境中的砌體。1砌筑砂漿2.3.2 砂漿 抹面砂漿也稱(chēng)抹灰砂漿，以薄層抹于建筑物內(nèi)外表面，即保護(hù)建筑物并提高其耐久性，又使建筑物表面平整美觀。 抹面砂漿一般分兩層或三層進(jìn)行，各層抹灰要求不同，所用的砂漿也不同。底層砂漿主要

28、起到與基層的黏結(jié)作用： 用于磚墻的底層抹灰，多選石灰砂漿； 有防水、防潮要求時(shí)選水泥砂漿； 混凝土基層的底層抹灰，多選水泥混合砂漿。中層砂漿主要起找平作用，多選石灰砂漿或水泥混合砂漿。面層主要起裝飾作用，要求表面平整細(xì)膩、不易開(kāi)裂，多采用細(xì)砂配置的混合砂漿。2抹面砂漿2.3.2 砂漿 除砌筑砂漿和抹面砂漿外，還有一些用途特殊的砂漿，如防水砂漿、絕熱砂漿、耐腐蝕砂漿、膨脹砂漿等。3特種砂漿1、鋼2、建筑鋼材2.4 建筑鋼材2.4.1 鋼 理論上，把含碳量小于2%，含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱(chēng)為鋼。鋼具有強(qiáng)度高，塑性、韌性、工藝性能良好等特點(diǎn)，但易銹蝕、耐火性差。 鋼按照化學(xué)成分的不同，可分為碳素鋼和

29、合金鋼；按照冶煉方法的不同，可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼等；按照脫氧程度的不同，可分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼；按照成型方法的不同，可分為鍛鋼、鑄鋼、熱軋鋼、冷拉鋼。 鋼材的力學(xué)性能主要包括抗拉性能、沖擊韌性和耐疲勞性能等。其中抗拉性能是鋼材的最基本性能，也是最重要的性能。2.4.2 建筑鋼材 建筑鋼材通常可分為鋼結(jié)構(gòu)用鋼材和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材。 鋼結(jié)構(gòu)用鋼材品種主要有型鋼、鋼管和鋼板等。其中，由鋼錠經(jīng)熱軋加工制成的具有各種截面的鋼材稱(chēng)為型鋼（或型材）。按截面形狀不同，型鋼分有角鋼、工字鋼、槽鋼等類(lèi)型，如圖2-19所示。2.4.2 建筑鋼材圖2-19 各種鋼結(jié)構(gòu)用鋼（a）鋼板；（b）鋼管；（

30、c）工字鋼；（d）槽鋼；（e）角鋼（a）（b）（c） （d）（e）2.4.2 建筑鋼材 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材按加工方法可分為：熱軋鋼筋、冷軋鋼筋、冷拔低碳鋼絲和鋼絞線(xiàn)管等；按表面形狀可分為光圓鋼筋和螺紋鋼筋；按鋼材品種可分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼和合金鋼等。我國(guó)鋼筋按強(qiáng)度可分為I，V五類(lèi)級(jí)別。2.4.2 建筑鋼材 熱軋鋼筋是將鋼錠加熱后軋制而成的，分為熱軋光圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋兩種，主要用作鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的配筋，是土木建筑工程中使用量最大的鋼材品種之一。直徑6.59毫米的鋼筋大多數(shù)卷成盤(pán)條，直徑1040毫米的一般軋制成612米長(zhǎng)的直條。熱軋鋼筋應(yīng)具備一定的強(qiáng)度，即屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度

31、，它是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。2.4.2 建筑鋼材 鋼筋的冷加工，是指在常溫下對(duì)鋼筋進(jìn)行冷拉或冷拔，以提高鋼筋的屈服點(diǎn)，從而提高鋼筋的強(qiáng)度，進(jìn)而達(dá)到節(jié)省鋼材的目的。鋼筋經(jīng)過(guò)冷加工后，在工程上可節(jié)省鋼材，但塑性和韌性、可焊性都明顯下降。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼絲，如鋼絞線(xiàn)、刻痕鋼絲、高強(qiáng)度鋼絲等都可采用冷加工的方法獲得，如圖2-20所示。2.4.2 建筑鋼材圖2-20 各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材（a）熱軋帶肋鋼筋；（b）盤(pán)條；（c）預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)（a）（b）（c）312絕熱材料防水材料絕熱材料2.5 建筑功能材料2.5.1 防水材料 防水材料是用來(lái)防止雨水、地下水及其他水分等侵入建筑物的材料。建筑物需要

32、進(jìn)行防水處理的部位主要是屋面、墻面、地面和地下室、衛(wèi)生間等。 防水材料品種多、發(fā)展快，按材質(zhì)分有瀝青類(lèi)防水材料、改性瀝青類(lèi)防水材料、高分子類(lèi)防水材料；按外形分有防水卷材、防水涂料、密封材料（密封膏或密封膠條）。2.5.1 防水材料 防水卷材是具有一定寬度和厚度并可卷曲的片狀定型防水材料。作為工程基礎(chǔ)與建筑物之間無(wú)滲漏連接，它是整個(gè)工程防水的第一道屏障，對(duì)整個(gè)工程起著至關(guān)重要的作用。目前防水卷材有瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材和合成高分子防水卷材三大類(lèi)，如圖2-21所示。圖2-21 防水卷材 此類(lèi)卷材是我國(guó)傳統(tǒng)的防水材料，由于易老化、耐用年限較短，屬低檔防水材料，目前已經(jīng)逐步被后兩個(gè)系列所

33、取代。2.5.1 防水材料1）瀝青防水卷材 該類(lèi)卷材是以合成高分子聚合物改性石油瀝青為涂蓋層，纖維織物或纖維氈為胎體，粉狀、粒狀、片狀或薄膜材料為覆面材料制成的可卷曲的片狀防水卷材。它具有高溫不流淌、低溫不脆裂、拉伸強(qiáng)度高、延伸率大的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用。2）高聚物改性瀝青防水卷材 以合成橡膠、合成樹(shù)脂或兩者的共混體為基料，加上適量的化學(xué)助劑和填充料等，經(jīng)不同工序（混輥、壓延或擠出等）加工而成的可卷曲的片狀防水材料稱(chēng)為合成高分子防水卷材。這類(lèi)卷材具有高彈性、拉伸強(qiáng)度高、延伸率大、耐熱性和低溫柔性好、耐腐蝕、耐老化、冷施工、單層防水和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此防水效果也很好。2.5.1 防水材料3）

34、合成高分子防水卷材 防水涂料是在常溫下呈流態(tài)或半流態(tài)，可用刷、噴等工藝涂布在結(jié)構(gòu)物表面并固化結(jié)成堅(jiān)韌防水膜的物料總稱(chēng)。2防水涂料2.5.1 防水材料 按液態(tài)類(lèi)型不同，防水涂料可分為溶劑型、水浮型和反應(yīng)型三種；按成膜物質(zhì)的主要成分不同，防水材料可分為瀝青類(lèi)、高聚物改性瀝青類(lèi)和合成高分子類(lèi)三類(lèi)。 防水涂料固化成膜后的防水涂膜具有良好的防水性能，特別適合用于各種復(fù)雜不規(guī)則部位的防水，能形成無(wú)接縫的完整防水膜。它使用時(shí)無(wú)需加熱，既減少環(huán)境污染，又便于操作。涂布的防水涂料，既是防水層的主體，又是黏結(jié)劑，故施工質(zhì)量容易保證，維修也比較簡(jiǎn)便，如圖2-22所示。2.5.1 防水材料圖2-22 防水涂料施工2.

35、5.2 絕熱材料 絕熱材料是指能阻滯熱流傳遞的材料，又稱(chēng)熱絕緣材料。絕熱材料是保溫、隔熱材料的總稱(chēng)，一般是輕質(zhì)、疏松、多孔的纖維狀材料，主要用于建筑物的墻壁、屋面、熱力設(shè)備及管道的保溫以及制冷工程的隔熱等。 傳統(tǒng)的絕熱材料有玻璃纖維、石棉、巖棉、硅酸鹽等；新型絕熱材料有氣凝膠氈、真空板等。按其成分不同，絕熱材料可以分為無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料兩大類(lèi)。2.5.2 絕熱材料 熱力設(shè)備及管道保溫用的材料多為無(wú)機(jī)絕熱材料。此類(lèi)材料具有不腐爛、不燃燒、耐高溫等特點(diǎn)，如石棉、硅藻土、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石及其制品、多孔混凝土、氣凝膠氈、玻璃纖維等。 低溫保冷工程多用有機(jī)絕熱材料。此類(lèi)材料具有表觀密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低

36、、原料來(lái)源廣、不耐高溫、吸濕時(shí)易腐爛等特點(diǎn)，如軟木板、輕質(zhì)纖維板、刨花板、泡沫塑料等。2.5.2 絕熱材料 這些絕熱材料一方面滿(mǎn)足了建筑空間或熱工設(shè)備的熱環(huán)境，另一方面也節(jié)約了能源。因此，有些國(guó)家將絕熱材料看做是繼煤炭、石油、天然氣、核能之后的“第五大能源”?，F(xiàn)在，全球保溫隔熱材料正朝著高效、節(jié)能、薄層、隔熱、防水外護(hù)一體化方向發(fā)展，在發(fā)展新型材料及技術(shù)的同時(shí)，更強(qiáng)調(diào)針對(duì)性使用，規(guī)范化設(shè)計(jì)及施工，努力提高效率及降低成本。2.5.3 裝飾材料 建筑裝飾材料，又稱(chēng)建筑飾面材料，是指鋪設(shè)或涂裝在建筑物表面起裝飾和美化環(huán)境作用的材料。建筑裝飾材料集材料、工藝、造型設(shè)計(jì)、美學(xué)于一身，除了裝飾作用，還起著

37、保護(hù)建筑物主體結(jié)構(gòu)和改善建筑物使用功能的作用，因而是建筑物不可或缺的部分。2.5.3 裝飾材料 裝飾材料可按不同的方法分類(lèi)，例如，按材質(zhì)不同可分為塑料、金屬、陶瓷、玻璃、木材、無(wú)機(jī)礦物、涂料、紡織品、石材等；按功能不同可分為吸聲、隔熱、防水、防潮、防火、防霉、耐酸堿、耐污染等；按裝飾部位不同可分為外墻裝飾材料、內(nèi)墻裝飾材料、地面裝飾材料、頂棚裝飾材料。2.5.3 裝飾材料 建筑裝飾材料的基本要求除了顏色、光澤、透明度、表面組織及形狀尺寸等美感方面外，還應(yīng)根據(jù)不同的裝飾目的和部位，具有一定的強(qiáng)度、硬度、防火、阻燃、耐水、抗凍、耐污染、耐腐蝕、環(huán)保等性能。例如，建筑外部直接受到風(fēng)吹、日曬、雨淋等各種自然因素的作用，選取的裝飾材料應(yīng)能有效提高建筑物的耐久性、降低維修費(fèi)用；室內(nèi)裝飾選取材料時(shí)應(yīng)注重色彩、材質(zhì)的合理搭配，不能對(duì)居住者產(chǎn)生負(fù)面影響。2.6 土木工程材料未來(lái)的發(fā)展4 綠色建材3 新型材料2 砌體材料1 結(jié)構(gòu)材料2.6.1 結(jié)構(gòu)材料 未來(lái)混凝土的發(fā)展方向應(yīng)該是高性能混凝土與超高性能混凝土。前已述及，超高性能混凝土（RPC，Reactive Powder Concrete），是過(guò)去30年中最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料，實(shí)現(xiàn)了工程材料性能的大跨越?！俺咝阅芑炷痢卑瑑蓚€(gè)方面“超高”超高的耐久性和超高的力學(xué)性能，這種材料具備普通混凝土的施工性能，甚