土木工程中的材料

第3章土木工程中的材料3.1.土木工程所用材料的一般性質(zhì)1.材料在土木工程中的作用◎保持工程的質(zhì)量◎影響工程的造價(jià)◎促進(jìn)工程技術(shù)的發(fā)展2.材料要求◎一般要求：堅(jiān)固、耐久◎特殊要求：耐火、防水、耐磨、隔熱、絕緣、抗沖擊、抗核輻射等。3.土木工程材料的性質(zhì)◎物理性質(zhì)：容積密度、密度、含水率、導(dǎo)熱性等。◎力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度、變形、彈性、塑性、韌性等、◎耐久性質(zhì)：日光暴曬、大氣、水、和化學(xué)介質(zhì)侵蝕、溫濕度變化、凍融循環(huán)等。4.土木工程材料分類◎按其自身組織的不同分為（見(jiàn)下表）◎按材料在土木工程設(shè)施中所起的作用和功能分為承重材料：鋼材、混凝土、木材、多種塊材等。圍護(hù)材料：粘土磚瓦、輕質(zhì)混凝土等。裝飾材料：玻璃、油漆、墻地面飾面材料等。膠結(jié)材料：水泥、石灰、石膏、瀝青等。

非金屬材料無(wú)機(jī)材料天然石材（砂、石）陶質(zhì)材料（磚、瓦、陶瓷）膠結(jié)材料（石膏、石灰、水泥、水玻璃等）混凝土、砂漿未焙燒人造石材（硅酸鹽和水泥制品）隔熱材料（無(wú)機(jī)材料）玻璃及其制品（玻璃纖維）有機(jī)材料木材、竹材膠結(jié)材料（瀝青等）隔熱材料（有機(jī)纖維）油漆塑料金屬材料黑色金屬生鐵、鑄鐵碳鋼、合金鋼有色金屬鋁、銅、鉛、鋅、錫等及其合金3.2主要工程材料的介紹3.2.1傳統(tǒng)土木工程材料：磚、瓦、石、灰、木材。3.2.2近代土木工程材料◎鋼材1.按化學(xué)成分分類低碳鋼：主要成分是（鐵約占99％）和少量的碳（>0.22％）低合金鋼：還含少量錳、硅、釩等元素。2.優(yōu)點(diǎn)：材質(zhì)均勻、強(qiáng)度高、塑性好、便于加工安裝3.缺點(diǎn)：耐火性差，易于銹蝕，維護(hù)費(fèi)用較高。4.常用的鋼材類型：型材、板材、管材和線材四類。

鋼材的連接方式：線材（鋼筋、鋼絲等）在工程中的應(yīng)用大梁中的鋼筋接頭土木工程中，鋼材主要用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如鋼筋混凝土構(gòu)件，鋼構(gòu)件、鋼屋架等?！蚧炷?.組成：是由水泥作膠凝材料，以砂、石子作骨料與水按一定比例配合，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)而成。2.強(qiáng)度等級(jí)：一般為C20-C40，甚至可達(dá)，強(qiáng)度由試驗(yàn)測(cè)得（見(jiàn)下圖）3.優(yōu)點(diǎn)是：可模性、耐久性、耐火性、整體性都好，易于就地取材，價(jià)格較低，強(qiáng)度比磚、石材都高，能與鋼筋粘結(jié)做成各種強(qiáng)度高的鋼筋砼結(jié)構(gòu)；4.缺點(diǎn)是：自重較大、施工復(fù)雜、工序多、工期長(zhǎng)、易產(chǎn)生裂縫。5.混凝土的性質(zhì)：包括混凝土拌合物的和易性、混凝土強(qiáng)度、變形及耐久性等。6.類型：一般分為水泥混凝土、輕混凝土、瀝青混凝土特殊混凝土：聚合物砼、纖維砼、防水（耐火、防輻射）砼、預(yù)應(yīng)力砼、碾壓砼等。砼抗拉強(qiáng)度低，與鋼筋粘結(jié)組成鋼筋砼結(jié)構(gòu)。

和易性又稱工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實(shí)的混凝土的性能。和易性是一項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)，包括流動(dòng)性（稠度）、粘聚性和保水性三個(gè)主要方面。

強(qiáng)度是混凝土硬化后的主要力學(xué)性能，反映混凝土抵抗荷載的量化能力?；炷翉?qiáng)度包括抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、抗折及握裹強(qiáng)度。其中以抗壓強(qiáng)度最大，抗拉強(qiáng)度最小。

混凝土的變形包括非荷載作用下的變形和荷載作用下的變形。非荷載作用下的變形有化學(xué)收縮、干濕變形及溫度變形等。水泥用量過(guò)多，在混凝土的內(nèi)部易產(chǎn)生化學(xué)收縮而引起微細(xì)裂縫。

混凝土耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素作用，長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性及抗碳化能力等。

◎砌體1.組成：是由石材、粘土、混凝土、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、水混合成的砂漿，疊合粘結(jié)而成的復(fù)合材料。2.類型：石砌體、實(shí)（空）磚砌體、中小混凝土塊砌體、硅酸鹽塊砌體等。3.優(yōu)點(diǎn)：易于就地取材，價(jià)格低廉，施工簡(jiǎn)便，隔熱保溫性以及耐火耐久性好；4.缺點(diǎn)：強(qiáng)度低，因強(qiáng)度低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)笨重，施工勞動(dòng)量大，工程質(zhì)量問(wèn)題多。實(shí)心粘土磚與農(nóng)爭(zhēng)田，破壞生態(tài)，應(yīng)限制、廢止使用。提倡節(jié)能環(huán)保材料。磚是一種常用的砌筑材料，粘土磚有防火、隔熱、隔聲、吸潮等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于墻體、基礎(chǔ)、柱等砌筑工程中。磚按照生產(chǎn)工藝分為燒結(jié)磚和非燒結(jié)磚；按所用原材料分為粘土磚、頁(yè)巖磚、煤矸石磚、粉煤灰磚、爐渣磚和灰砂磚等；按有無(wú)孔洞分為空心磚、多孔磚和實(shí)心磚?！蚰静?.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)自重輕、制作容易，架設(shè)簡(jiǎn)便，工期快，造價(jià)便宜等。2.缺點(diǎn)：易燃、易腐朽，結(jié)構(gòu)變形較大。3.樹(shù)種分為：針葉樹(shù)：材質(zhì)較軟，如松木、杉木等。闊葉樹(shù)：材質(zhì)較硬，硬木。4.常用的木材有圓木（直徑120mm以上）、方木（截面方形，邊長(zhǎng)100-250mm）、條木（寬度不大于厚度的2倍）、板材（寬度大于厚度的2倍；厚35mm以下為薄板）、木質(zhì)人造板、膠合板。5.木材屬于各向異性材料，要注意順紋和橫紋方向的強(qiáng)度差異很大?！蛩姆N常用材料綜合評(píng)價(jià)鋼材應(yīng)用是發(fā)展方向木材應(yīng)用要限制砌體普遍建造中小型房屋混凝土廣泛應(yīng)用組合結(jié)構(gòu)，將得較快發(fā)展。

3.3.3現(xiàn)代土木工程材料瀝青和瀝青制品玻璃陶瓷制品塑料和塑料制品絕熱材料吸聲材料裝飾材料新型復(fù)合板材◎綠色建筑材料（環(huán)保、健康、安全、節(jié)能）