土木工程概論土木工程材料課件

1、第二章 土木工程材料docin/sundae_meng第二章 土木工程材料docin/sundae_meng本章內(nèi)容2.1 傳統(tǒng)土木工程材料2.2 近代土木工程材料 2.3 現(xiàn)代土木工程材料 本章內(nèi)容2.1 傳統(tǒng)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、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。土木工程材料任何土木工程建（構(gòu)）筑物（包括道路、橋梁、港口、2.1 傳統(tǒng)土木工程材料 2.1.1 磚磚

2、的分類：標準磚多孔磚砌塊2.1 傳統(tǒng)土木工程材料 2.1.1 磚磚的分類：標準磚多孔瓦是屋面材料。2.1.2 瓦瓦是屋面材料。2.1.2 瓦 瓦，一般指粘土瓦。以粘土（包括頁巖、煤矸石等粉料）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，如含雜質(zhì)少，塑性高，泥料均化程度高等。中國目前生產(chǎn)的粘土瓦有小青瓦、脊瓦和平瓦。 瓦，一般指粘土瓦。以粘土（包括頁巖、煤矸石等粉料）為粘土瓦只能應(yīng)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，且需要大量木材等缺點，在現(xiàn)代建筑屋面材料中的比例已逐漸下降。瓦是屋面材料。由于建筑工業(yè)的發(fā)展，對屋面材

3、料也提出了新的發(fā)展要求。目前，瓦的種類較多，按成分分，有粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、鋼絲網(wǎng)水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃鋼瓦、瀝青瓦等；按形狀分有平瓦和波形瓦兩類。粘土瓦只能應(yīng)用于較大坡度的屋面。由于材質(zhì)脆、自重大、片小，施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 凡采自天然巖石，經(jīng)過加工或未經(jīng)加工的石材 由于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

4、料。天然石材經(jīng)加工后具有良好的裝飾性，是現(xiàn)代土木工程的主要裝飾材料之一。 由于天然石材具有很高的抗壓強度，良好的耐磨性和耐久性毛石：也稱片石，是采石場由爆破直接獲得的形狀不規(guī)石也可用作毛石混凝土的骨料。根據(jù)平整程度又將其分為亂毛石和平毛石兩類。毛石可用于砌筑基礎(chǔ)、堤壩、擋土墻等，亂毛鑿琢而成。料石：由人工或機械開采出的較規(guī)則的六面體石塊，再略經(jīng)劃的石塊。根據(jù)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。飾面石材：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。

5、 毛石：也稱片石，是采石場由爆破直接獲得的形狀不規(guī)石也可用作毛色石渣：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。 色石渣：色石渣也稱色石子，是由天然大理石、白云石、方解石或花土木工程概論土木工程材料課件石子：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。石子：粒徑大于 5mm的巖石顆粒，分碎石和卵石。在混凝土組成法國凡爾賽宮16611689年建造，占地面積達100多萬平方米，其中建筑面積為11萬平方米，宮

6、殿中建筑物的墻體以及外部的地面全部使用石材建成。法國凡爾賽宮2.1.4 砂砂一般分為：天然砂和人工砂。由自然條件作用（主要是巖石風(fēng)化）而形成，粒徑在5 mm以下的巖石顆粒，稱為天然砂。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。 砂的粗細程度是指不同粒徑的砂粒混合在一起的平均粗細程度。通常有粗砂、中砂、細砂之分。黃砂2.1.4 砂砂一般分為：天然砂和人工砂。砂的粗細程度是指不2.1.5 灰 灰灰是指石灰和石膏，是無機膠凝材料。土木工程中用膠凝材料將散粒材料（如砂和石子）或塊狀材料（如磚和石塊）粘結(jié)為一個整體。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(yīng)用很廣，除用于室

7、內(nèi)抹面、粉刷外，更主要的用途是制成各種石膏制品。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。2.1.5 灰 灰灰是指石灰和石膏，是無機膠凝材料。土木工程土木工程概論土木工程材料課件2.1.6 木材影響木材強度的主要因素為含水率（一般含水率高，強度降低），溫度（溫度高，強度降低），荷載作用時間（持續(xù)荷載時間長，強度下降）及木材的缺陷（木節(jié)、腐朽、裂紋、翹曲、病蟲害等）。木材的主要性質(zhì)：木材的性質(zhì)包括物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)，如含水率、熱脹干縮、密度、強度(抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等四種強度)，其中抗拉、抗壓、抗剪強度又有順紋和橫紋之分。順

8、紋和橫紋強度有很大的差別。2.1.6 木材影響木材強度的主要因素為含水率（一般含水杭州西湖六和塔 杭州六和塔又名六合塔?！傲稀奔刺斓亍|南西北之意，以顯示其廣闊的含義。六和塔位于杭州西湖南面，錢塘江畔北岸，月輪山上。六和塔，外觀八面十三層，內(nèi)分七級（合佛教“救人一命，勝造七級浮屠”之意）。高五十九點八九米，占地八百八十八平方米。 杭州西湖六和塔 杭州六和塔又名六合塔。“六合”即天地、2.2 近代土木工程材料2.2.1 鋼材一、鋼材的分類 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。2.2 近代土木工程材料2.2.1 鋼材2.2.1 鋼材1、型材 主要有角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、

9、吊車軌道、金屬門窗、鋼板樁型鋼等。槽鋼鋼管角鋼工字鋼H型鋼2.2.1 鋼材1、型材槽鋼鋼管角鋼工字鋼H型鋼2.2.1 鋼材2、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、管材主要用于桁架、塔桅等鋼結(jié)構(gòu)中。4、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。2.2.1 鋼材2、板材二、土木工程用鋼材土木工程鋼材可劃分為鋼結(jié)構(gòu)用材和鋼筋混凝土用材兩大類。1、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2.2.1 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)用材和鋼筋混凝土2、鋼

10、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2.2.1 鋼材2、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：鋼筋2.2.1 鋼材鋼筋2.2.1 鋼材土木工程概論土木工程材料課件2.2.2 水泥1、水泥的定義 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，并形成堅硬石材的材料 。袋裝水泥2.2.2 水泥1、水泥的定義袋裝水泥2、水泥的定義和分類(1)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。(2)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

11、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。2.2.2 水泥2、水泥的定義和分類2.2.2 水泥2.2.3 混凝土一、混凝土 簡寫砼，是當代最主要的土木工程材料之一?；炷潦怯赡z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。 二、發(fā)展歷史 1824年Aspdin發(fā)明了波特蘭水泥（硅酸鹽水泥），以水泥作為膠凝材料的混凝土開始問世 1850年鋼筋混凝土問世 1928年預(yù)應(yīng)力混凝土問世混凝土運輸車2.2.3 混凝土一、混凝土二、發(fā)展歷史混凝土運輸車2.2.3 混凝土1、普通混凝土(1)普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、

12、細骨料（砂）和水拌合，經(jīng)硬化而成的一種人造石材。(2)砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收縮； 水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后將骨料膠結(jié)在一起，形成堅強的整體。 三、混凝土的種類2.2.3 混凝土2.2.3 混凝土1、普通混凝土三、混凝土的種類2.2.3 2.2.3 混凝土2、特種混凝土(1) 輕集料混凝土（輕質(zhì)砼、輕骨料砼）、(2) 纖維增強混凝土（簡稱FRC） (3) 聚合物混凝土 (4) 道路混凝土（碾壓砼） (5) 自密實混凝土 2.2.3 混凝土2、特種混凝土2.2.3 混凝土3、鋼筋

13、混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土 鋼筋混凝土是指配置鋼筋的混凝土。 鋼筋骨架2.2.3 混凝土3、鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土2.2.3 鋼筋混凝土的由來 鋼筋混凝土源于法國。法國花匠蒙尼亞經(jīng)常要移植溫室中花盆中的花，一不小心就會把花盆打碎，他先用木盆代替，但木盆比瓦盆貴。當時，水泥已得到了應(yīng)用，蒙尼亞便用水泥來作花盆，雖然水泥花盆比瓦盆堅硬，但仍易碰裂?；ㄅ杷こ闪怂槠?，花根四周的土卻僅僅包成一團?！班蓿』镜母悼v橫交錯，把松軟的泥土牢牢地連在了一起！他從這件事上得到啟發(fā)，1868 年的一天，蒙尼亞終于想出一個好辦法：在水泥花盆的外面纏上幾道鐵箍用以加固。為了花盆美觀，他又在那些鐵箍外面涂上一層水泥

14、，硬結(jié)后，發(fā)現(xiàn)這種花盆特別堅固，不易碎裂。后來蒙尼亞又用鐵絲作骨架，然后在鐵絲骨架外面抹上水泥，硬結(jié)后就成了堅固的美觀的花盆。根據(jù)這種花盆的構(gòu)造，便誕生了鋼筋混凝土。 1872年，世界第一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在美國紐約落成，人類建筑史上一個嶄新的紀元從此開始。 目前中國鋼筋砼應(yīng)用最多的國家，數(shù)據(jù)顯示，2019年的鋼筋砼用量達10.60億噸，占世界總產(chǎn)量48%。2.2.3 鋼筋混凝土的由來 鋼筋混凝土源于法國。鋼筋與混凝土能共同工作的原因1.兩種材料有近似相同的線膨脹系數(shù)；2.鋼筋與混凝土之間有良好的粘結(jié)力；3.混凝土中提供的堿性環(huán)境，在鋼筋表面形成了一層鈍化保護膜，使鋼筋在中性與酸性環(huán)境下更

15、不易腐爛。鋼筋與混凝土能共同工作的原因2.2.3 混凝土 預(yù)應(yīng)力混凝土一般指預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。它是通過張拉鋼筋產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。2.2.3 混凝土 預(yù)應(yīng)力混凝土一般指預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。它是預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點 可以提高制品或構(gòu)件的抗拉能力，防止或推遲混凝土裂縫的出現(xiàn)，因而能使制品或構(gòu)件的抗裂度、剛度、耐久性都大大提高，減輕自重，節(jié)約材料。預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點 可以提高制品或構(gòu)件的抗拉 混凝土強度：混凝土的強度等級一般為：如何測定？ 混凝土強度：混凝土的強度等級一般為：如何測定？2.3 現(xiàn)代土木工程材料 2.3.1 瀝青、瀝青制品與其他防水材料 地瀝青（包括天然地瀝青和石油地瀝青） 焦油瀝青（包括煤瀝青、

16、木瀝青、頁巖瀝青等） 瀝青復(fù)合胎柔性防水卷材2.3 現(xiàn)代土木工程材料 2.3.1 瀝青、瀝青制品與其他防 瀝青、瀝青制品與其他防水材料 瀝青、瀝青制品：應(yīng)用于道路工程、防水材料（房屋建筑）、防腐材料。 防水材料：瀝青類、高聚合物改性瀝青、橡膠、合成高分子。 瀝青、瀝青制品與其他防水材料 2.3.2玻璃、陶瓷制品 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。 陶瓷：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（馬賽克）、陶瓷墻地磚、陶瓷釉面磚、衛(wèi)生陶瓷。 2.3.2玻璃、陶瓷制品土木工程概論土木

17、工程材料課件2.3 現(xiàn)代土木工程材料2.3.3 高強度混凝土1.定義：是指強度等級在C60級以上的混凝土。2.目前，在實際工程中應(yīng)用的最高強度的混凝土為活性粉摻和料混凝土，強度為C200。2.3.4 高性能混凝土1.定義：高性能混凝土是一種能符合特殊性能綜合與均勻性要求的混凝土，此種混凝土往往不能用常規(guī)的混凝土組分材料和通常的攪拌、洗搗和養(yǎng)護的習(xí)慣做法所獲得。2.目前，對高性能混凝土的研究主要在強調(diào)環(huán)保的基礎(chǔ)上，現(xiàn)已研究出防輻射、防磁混凝土，導(dǎo)電混凝土，超耐磨混凝土等。2.3 現(xiàn)代土木工程材料2.3.3 高強度混凝土2.3 現(xiàn)代土木工程材料2.3.5 纖維混凝土1.定義：在混凝土中加入合成材料纖維絲或鋼纖維，是由纖維