2土木工程概论PPT教学课件

1、 土木工程材料种类繁多，可按其土木工程材料种类繁多，可按其化学成分性质化学成分性质、用途用途和和性能性能等进行分类，如下表所示。等进行分类，如下表所示。金属材料 黑色金属、有色金属及其合金制造的型材、管材、板材和金属制品等 无机材料 非金属材料 天然石材、烧土制品、玻璃胶凝材料、混凝土、砂浆、无机涂料、石棉、矿棉、纤维制品和熔岩制品等 植物材料 木材、竹材等 沥青材料 石油沥青、煤沥青及其制品 有机材料 高分子材料 塑料、涂料、胶粘剂 狭义地指有纤维增强塑料和层压材料 按化学成分 分类 复合材料 广义地指两种或两种以上材料复合组成的材料，如水泥基复合材料，沥青复合材料、钙塑制品等 按用途分类

2、绝热材料、吸声材料、防水材料、灌浆材料、装饰和装修材料等 结构材料 钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土、沥青混凝土、水泥混凝土、墙体材料、路面基层及底基层材料等 按性能分类 功能材料 吸声材料、耐火材料、排水材料等 第1页/共44页 砖砖、瓦瓦、砂砂、石石和和木材木材是最基本的建筑材料，由于其是最基本的建筑材料，由于其工程用量大，原料价格低，取材方便，无论是在古代，还工程用量大，原料价格低，取材方便，无论是在古代，还是在近现代的建筑领域中，均处于不可替代的地位。是在近现代的建筑领域中，均处于不可替代的地位。砂、石等古老而基本的材砂、石等古老而基本的材料建成的埃及金字塔料建成的埃及金字塔建于建于105

3、6年的山年的山西省应西省应县木塔县木塔第2页/共44页按按生产工艺生产工艺：烧结砖和非烧结砖：烧结砖和非烧结砖。按所用按所用原材料原材料：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等炉渣砖和灰砂砖等。按按有无孔洞有无孔洞：空心砖、多孔砖和实心砖：空心砖、多孔砖和实心砖。空心砖空心砖多孔砖多孔砖实心砖实心砖第3页/共44页按按成分成分：粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、：粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等。按按铺设位置铺设位置：烧结屋面瓦和烧结配件瓦：烧结屋面瓦和烧结配件瓦。

4、按按表面状态表面状态：有釉瓦和无釉瓦：有釉瓦和无釉瓦。粘土瓦粘土瓦按按形状形状：平瓦和波形瓦：平瓦和波形瓦。第4页/共44页块状石材：毛石、料石块状石材：毛石、料石按加工后的外形按加工后的外形板状石材板状石材散状石材：色石渣、石子散状石材：色石渣、石子（碎石、卵石）（碎石、卵石） 凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，统称为天然石材。统称为天然石材。第5页/共44页 毛石毛石也称片石，是不成形的石料，是采石场也称片石，是不成形的石料，是采石场由爆破直由爆破直接获得的形状不规则的石块接获得的形状不规则的石块，处于开采以后的自然状态。，处于开采以后的自

5、然状态。毛石毛石第6页/共44页 料石料石是用毛料是用毛料加工成的具有一定规格加工成的具有一定规格，用来砌筑，用来砌筑建筑物用的石料。建筑物用的石料。料石料石第7页/共44页 板状石材板状石材是用是用致密的岩石经凿平、锯断、磨光等致密的岩石经凿平、锯断、磨光等各种加工方法制作而成的石料，如花岗石、大理石和各种加工方法制作而成的石料，如花岗石、大理石和青石板材等。青石板材等。花岗岩石材花岗岩石材第8页/共44页大理石板材大理石板材第9页/共44页青石板材青石板材第10页/共44页 碎石、卵石碎石、卵石可用作可用作骨料、装饰铺砌材料骨料、装饰铺砌材料，其中卵，其中卵石还可作为园林、庭院等地面的铺砌

6、材料。石还可作为园林、庭院等地面的铺砌材料。碎石碎石卵石卵石第11页/共44页 色石渣色石渣由由天然大理石或花岗岩等残碎料加工天然大理石或花岗岩等残碎料加工而成，而成，有各种色彩，可作人造大理石、水磨石、水刷石及其有各种色彩，可作人造大理石、水磨石、水刷石及其它它饰面粉刷骨料之用饰面粉刷骨料之用。色石渣色石渣第12页/共44页砂砂是组成是组成混凝土混凝土和和砂浆砂浆的主要组成材料之一，是土的主要组成材料之一，是土木工程的木工程的大宗材料大宗材料。根据根据粗细程度不同又有粗细程度不同又有粗砂粗砂、中砂中砂、细砂细砂之分。之分。砂的颗粒级配是指不同砂的颗粒级配是指不同大小颗粒的砂的搭配比例。大小颗

7、粒的砂的搭配比例。由自然条件作用（主要是岩石风化）而由自然条件作用（主要是岩石风化）而形成，粒径在形成，粒径在5mm以下的岩石颗粒。以下的岩石颗粒。由岩石轧碎而成，由于成本高、片状及由岩石轧碎而成，由于成本高、片状及粉状物多，一般不用。粉状物多，一般不用。人工砂：人工砂：天然砂：天然砂：第13页/共44页天然集料：碎石、卵石、浮石、天然砂等天然集料：碎石、卵石、浮石、天然砂等 通常是指通常是指松散的材料松散的材料，在混合料中起，在混合料中起骨架骨架和和填充填充作用的粒料。作用的粒料。人造集料：煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等人造集料：煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等粗集料：粒径大于粗集料：粒径大于

8、5 mm（以圆孔筛计）、粒径大（以圆孔筛计）、粒径大于于2.36mm（以方孔筛计）（以方孔筛计）细集料：粒径小于细集料：粒径小于5 mm（以圆孔筛计）、粒径小（以圆孔筛计）、粒径小于于2.36mm（以方孔筛计）（以方孔筛计）第14页/共44页类型：类型：圆材、方材、圆材、方材、条材、板材等。条材、板材等。 属于各向异性材属于各向异性材料，要注意顺纹和料，要注意顺纹和横纹方向的强度差横纹方向的强度差异很大。异很大。优点：优点：结构自重小、制作容易、架设简便、工期快、结构自重小、制作容易、架设简便、工期快、造价便宜。造价便宜。缺点：缺点：易燃、易腐朽、结构变形较大等。易燃、易腐朽、结构变形较大等。

9、第15页/共44页普通碳素结构钢普通碳素结构钢按材质分按材质分低合金结构钢低合金结构钢钢结构用钢：各种型钢、钢板、钢管等钢结构用钢：各种型钢、钢板、钢管等按用于不同按用于不同的工程结构的工程结构分分钢筋混凝土工程用钢：各种钢筋和钢丝等钢筋混凝土工程用钢：各种钢筋和钢丝等土木工程中应用量最大的金属材料。土木工程中应用量最大的金属材料。第16页/共44页 碳素结构钢：一般结构钢及工程用热轧板、管、碳素结构钢：一般结构钢及工程用热轧板、管、带、型、棒材。带、型、棒材。 低合金结构钢：在普通碳素钢的基础上，少量低合金结构钢：在普通碳素钢的基础上，少量添加若干合金元素添加若干合金元素而成，在诸如大跨度桥

10、梁、大型而成，在诸如大跨度桥梁、大型柱网构架、电视塔、大型厅馆中成为主体结构材料。柱网构架、电视塔、大型厅馆中成为主体结构材料。第17页/共44页碳素结构钢可轧制各种型钢、碳素结构钢可轧制各种型钢、钢板、钢管与钢筋钢板、钢管与钢筋 第18页/共44页槽槽 钢钢第19页/共44页钢钢 管管第20页/共44页工字钢工字钢第21页/共44页普通碳素结构钢普通碳素结构钢按材质分按材质分低合金结构钢低合金结构钢按生产工艺按生产工艺性能和用途性能和用途分分 热轧钢筋热轧钢筋 冷加工钢筋冷加工钢筋 热处理钢筋热处理钢筋 碳素钢丝碳素钢丝 刻痕钢丝刻痕钢丝 钢绞线钢绞线 第22页/共44页钢筋在土木工程中的应

11、用钢筋在土木工程中的应用第23页/共44页优点：优点：材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装。材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装。缺点：缺点：耐火性差、易于锈蚀、维护费用较高。耐火性差、易于锈蚀、维护费用较高。第24页/共44页 粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其它材料胶结成整，并形成坚硬石材的材料。袋装水泥袋装水泥第25页/共44页通用水泥通用水泥按用途及性按用途及性能分能分专用水泥专用水泥按主要水硬按主要水硬性物质名称性物质名称分分特性水泥特性水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥磷酸盐水泥

12、磷酸盐水泥以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要成分的水泥活性材料为主要成分的水泥第26页/共44页 简写砼，是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材，是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土运输混凝土运输第27页/共44页 由由水泥水泥、粗骨料粗骨料（碎石或卵石）、（碎石或卵石）、细骨料细骨料（砂）（砂）和和水水拌合，经硬化而成的一种拌合，经硬化而成的一种人造石材人造石材。 砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；缩； 水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并

13、水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。结在一起，形成坚强的整体。第28页/共44页普通混凝土结构组成普通混凝土结构组成 第29页/共44页混凝土的强度等级混凝土的强度等级 混凝土的强度是指混凝土在承受各种力作用时，所能承受的极限应力值。我国混凝土结构设计规范规定的混凝土等级共十四个等级，为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、 C60、 C65、 C

14、70、 C75 、C80 。 C30表示边长为15cm的混凝土立方体，在温度20和相对湿度90%以上潮湿空气中养护28天所测的强度为30MPa，其保证率为95%。 第30页/共44页轻骨料混凝土轻骨料混凝土纤维增强混凝土（简称纤维增强混凝土（简称FRC）聚合物混凝土聚合物混凝土道路混凝土（碾压混凝土）道路混凝土（碾压混凝土）自密实混凝土自密实混凝土第31页/共44页优点：优点：可模性、耐久性、耐火性、整体性都好，易于可模性、耐久性、耐火性、整体性都好，易于就地取材，价格较低，强度比砖、石材都高，能与钢就地取材，价格较低，强度比砖、石材都高，能与钢筋粘结做成各种强度高的钢筋砼结构。筋粘结做成各种

15、强度高的钢筋砼结构。缺点：缺点：自重较大、施工复杂、工序多、工期长、易产自重较大、施工复杂、工序多、工期长、易产生裂缝。生裂缝。第32页/共44页由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成。水泥砂浆水泥砂浆按胶凝材料按胶凝材料不同不同石灰砂浆石灰砂浆按用途不同按用途不同混合砂浆混合砂浆砌筑砂浆砌筑砂浆抹面砂浆抹面砂浆防水砂浆防水砂浆其它特种砂浆其它特种砂浆第33页/共44页 早前一般指强度等级在C45以上的混凝土。现在一般指强度等级在C60以上的混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、矿粉、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。 目前已应用在实际工程中的最高强

16、度的混凝土为C200。特点：抗压强度高、脆性大。特别适用于高层建筑。特点：抗压强度高、脆性大。特别适用于高层建筑。第34页/共44页 目前还没有完全统一的定义。 1990年5月美国国家标准与技术研究所（NIST）与美国混凝土协会（ACI）举办研讨会的定义： 合乎需求性能及均匀性性能包括：便于浇捣、不离析；力学性能稳定；早期强度高；具有韧性；体积稳定性好；恶劣环境下寿命长 即HPC要求高强度、高流动性、高耐久性（简称三高）第35页/共44页高性能混凝土的制备高性能混凝土的制备水泥、砂、石和水 高效减水剂降低混凝土的水胶比，保证流动性磨细矿物外加剂（硅粉、粉煤灰等）填充孔隙提高致密性，提高混凝土的

17、耐久性和强度第36页/共44页钢纤维聚丙烯纤维第37页/共44页 将不易传热的材料，即对热流有显著阻抗性的材料或材料复合体称为绝热保温材料，是保温和隔热材料的总称。有机绝热材料有机绝热材料石棉及制品石棉及制品矿渣棉及制品矿渣棉及制品岩棉及制品岩棉及制品膨胀珍珠岩及制品膨胀珍珠岩及制品软木板软木板泡沫塑料泡沫塑料多孔混凝土多孔混凝土蜂窝板蜂窝板无机绝热材料无机绝热材料第38页/共44页 材料的吸声着眼于材料的吸声着眼于声源一侧反射声能的大小声源一侧反射声能的大小，目标是反，目标是反射声能要小。射声能要小。隔声材料隔声材料无机材料无机材料有机材料有机材料多孔材料多孔材料纤维材料纤维材料隔绝空气声隔

18、绝空气声隔绝固体声隔绝固体声吸声材料吸声材料 材料隔声着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，目材料隔声着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，目标是透射声能要小。标是透射声能要小。第39页/共44页 以聚酯纤维基布等配以优质的以聚酯纤维基布等配以优质的PVCPVC（聚氯乙烯）表（聚氯乙烯）表面涂层组成的具有稳定的形状，并可承受一定载荷的面涂层组成的具有稳定的形状，并可承受一定载荷的建筑纺织品。建筑纺织品。优点：优点：轻盈、自洁、可自然采光、耐老化。轻盈、自洁、可自然采光、耐老化。应用：应用：可广泛应用于建筑、土工、交通、环保、广告可广泛应用于建筑、土工、交通、环保、广告等行业。等行业。缺点：缺点：制造成本、维护费用高。制造成本、维护费用高。第40页/共44页“水立方水立方”膜结构膜结构示意图及安装膜结构膜结构示意图及安装 第41页/共44页钢结构钢结构 采用各种型钢和钢