土木工程材料

關于土木工程材料第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論土木工程中所使用的各種材料統稱為土木工程材料。

材料在土木工程中的三大作用：

●保證工程質量； ●影響工程造價； ●促進工程技術進步。第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1材料分類土木工程概論土木工程材料1土木工程材料的分類及性質按材料組成分類：

非無機材料 金 屬砂、石、磚、瓦、水泥、石灰、混凝土、砂漿、無機纖維、玻璃材料金屬材料有機材料黑色金屬有色金屬木材、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頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程材料土木工程概論1土木工程材料的分類及性質1.2按材料的作用分類：

承受各種作用力，主要有：承重材料圍護材料裝飾材料膠結材料鋼材、混凝土、木材、石材、磚、砌塊等保持空間和通道使用功能，主要有：磚、砌塊、輕質混凝土、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、瀝青第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論1土木工程材料的分類及性質1.3按材料的用途分類建筑結構材料結構材料水工結構材料橋梁結構材料路面結構材料建筑墻體材料功能材料建筑保溫材料建筑防水材料建筑裝飾材料第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月材料性質土木工程概論1土木工程材料的分類及性質1.4土木工程材料的年代

密度、含水率、吸水傳統土木工程材料：磚、瓦、石、砂、木、灰；近代土木工程材料：鋼材、水泥、混凝土；現代土木工程材料：瀝青、瀝青制品與其他防水材料、玻璃、高強度混凝土、綠色建材。第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月材料性質土木工程概論1土木工程材料的分類及性質1.5土木工程材料的性質

密度、含水率、吸水物理性質力學性質 耐久性性、透水性、導熱性、耐火性、收縮膨脹等強度、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、耐溶蝕性等第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論土木工程材料

2早期土木工程材料

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、柱等砌筑工程中。

●按生產工藝分：燒結磚和非燒結磚； ●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。第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論2.1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。煤矸石頁巖 燒結磚

爐渣磚粉煤灰蒸壓磚蒸壓灰砂磚

第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論2.1磚

近年來國內外都在研制非燒結磚。加入少量水泥或石灰作固結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?？招钠鰤K混凝土石膏空心砌塊加氣混凝土砌塊

第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論

2.2瓦：屋面材料

傳統的中國瓦，一般指小青瓦和機制平瓦。以粘土為主要原料，經泥料處理、成型、干燥和焙燒而制成。粘土瓦的生產工藝與粘土磚相似，但對粘土的質量要求較高，粘土瓦只能應用于較大坡度的屋面。由于材質脆、自重大、片小，施工效率低等缺點，在現代建筑屋面材料中的比例已逐漸下降。機制平瓦

小 青 瓦第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論2.2瓦

目前，瓦的種類較多，有水泥瓦、石棉水泥瓦、鋼絲網水泥瓦、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 瓦第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論2土木工程材料簡述毛石（片石）天然石材具有很高的2.3石料石 飾面石材 色石渣 石子抗壓強度，良好的耐磨性和耐久性，經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，生產成本低等優(yōu)點，是古今土木工程中修

凡采自天然巖石，經過加工或未經加工的石材，統稱為天然石材。建城垣、橋梁、房屋、道路及水利工程的主要材料。是現代土木工程的主要裝飾材料之一。第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論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、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。毛石擋土墻亂毛石建筑羌族的第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月漢白玉橋梁粗料石橋梁土木工程概論2.3石

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

粗 料 石 堆 場第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論2.3石2.3.3飾面石材：

用于建筑物內外墻面、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、花崗巖第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月機刨石土木工程概論2.3石剁斧石 板巖火燒石第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論2.3石

蘑 菇 石 板 材蘑菇石裝飾墻面效果第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論2.3石文化石

網 粘 石第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論2.3石

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。鏡面水磨石地面不同顏色的色石渣第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論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

碎石 卵石第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論2.3石

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、質量較差，海砂含鹽成較多，對混凝土、砂漿質量有影響，河較為潔凈，應用較為廣泛。第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月--土木工程概論2.3石

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。砂石篩分人工砂石骨料系統第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論

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)第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論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。

洗灰池石膏制品 羅馬柱石膏制品 角線

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，除用于室內抹面、粉刷外，更主要的用途是制成各種石膏制品。第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論

2.6木材

●類型：圓材、方材、條材、板材等。 ●木材屬于各向異性材料，要注意順紋和橫紋方向的強度差異很大。

●應用特點：

結構自重小、制 作容易，架設簡便， 工期快，造價便宜； 但易燃、易腐朽，結 構變形較大等。第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論木結構房屋大跨度木結構屋蓋第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論?大跨第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論木結構別墅第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3土木工程概論土木工程材料

近代土木工程材料

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構用材和鋼筋混凝土用材兩大類。3.1.1鋼結構用鋼材A．碳素結構鋼一般結構鋼及工程用熱軋板、管、帶、型、棒材。第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月工字鋼槽鋼土木工程概論3.1鋼材

B．低合金結構鋼

普通低合金結構鋼一般是在普通碳素鋼的基礎上，少量添加若干合金元素而成，在諸如大跨度橋梁、大型柱網構架、電視塔、大型廳館中成為主體結構材料。

鋼 管

角 鋼第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論3.1鋼材H型鋼C型鋼Z型鋼（落地鋼管拱）日本咖啡屋第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論3.1鋼材梁柱連接節(jié)點屋面梁安裝連接節(jié)點柱子與基礎第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論3.1鋼材

●評價：

材質均勻、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。鳥巢鋼結構吊裝鳥巢鋼結構外形初現第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論3.1鋼材

3.1.2鋼筋：

鋼筋是指可澆筑在混凝土內做成各種鋼筋混凝土構件的線材，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： 用于鋼筋混凝土構件的是熱軋鋼筋，俗稱Ⅰ級（光面鋼筋）、Ⅱ、Ⅲ級（螺紋鋼筋）鋼筋。第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論3.1鋼材用于預應力混凝土構件中的是鋼絞線和預應力鋼絲。

1×7鋼絞線

刻痕鋼絲 螺旋肋鋼絲第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論3.1鋼材

鋼筋工程剪影之一

筒倉基礎鋼筋 近景筒倉基礎鋼筋 俯瞰第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論3.1鋼材鋼筋工程剪影之二

地坑鋼筋 像抽象派的工藝畫 整齊劃一的 筏板鋼筋第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論3.1鋼材鋼筋工程剪影之三---箱梁橋鋼筋綁扎第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論

3.2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硬化，可將其它材料膠結成整體，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。第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論

●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、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥。

●水泥生產工藝：

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

海螺水泥的干法生產線第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論

3.3混凝土（砼）

砼的定義：由膠結料（水泥）、骨料（砂、石）、水和外加劑按一定比例配制，經攪拌振搗成型，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：結構砼、道路砼、水工砼、耐熱砼、預應力等； 按施工工藝分：泵送砼、噴射砼等。第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論

⑵砼強度：

結構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構之中。由于砼的抗拉強度很低，砼結構多是由砼和鋼筋粘結組成鋼筋砼結構。

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的物質稱為砼外加劑。如：減水劑、引氣劑、早強劑、緩凝劑、速凝劑、抗凍劑等。第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月砼自動攪拌站砼運輸車土木工程概論

⑷砼結構的評價

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、現場澆筑受季節(jié)性氣候條件的限制、補強修復較困難。砼振動棒砼攪拌機砼輸送泵第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月土木工程概論3土木工程結構材料

3.4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，疊合粘結而成的復合材料。