土木工程材料2014解读

1、土木工程材料土木工程材料 Civil Engineering Materials概况 高楼、厂房、道路桥梁港口码头矿井隧道等土木工程都是用材料按一定的要求造成的，土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。他们直接影响建筑物或构筑物的性能、功能、寿命和经济成本，从而影响人类生活空间的安全性、方便性、舒适性。 从古至今，土木工程的发展与材料的数量、质量之间存在着相互依赖和相互矛盾的关系。土木工程材料的生产和使用，就是在不断解决这个矛盾中逐渐向前发展的。 因此，了解材料在土木工程中的作用主要应从三方面认识：材料对保证工程质量的作用；材料对工程造价的影响；材料对工程技术进步的促进作用。 长期以来人

2、类一直在从事着土木工程材料的各类研究工作，并不断开发新的材料。但这些研究开发工作，多数是为了满足建筑物的承载安全、尺寸规模、功能和使用寿命等方面的要求，以及人们对所构筑的生存环境安全性、舒适性、方便性和美观性等更高的追求，而很少考虑材料的生产和使用会给生态环境、耗能等方面的影响。 20世纪后半期，人居环境与可持续发展成为世界关注的焦点。因此，在从事土木工程材料的研究和开发过程，不仅需要考虑材料的性能能否满足人类的需求，还要考虑材料的生产和使用对能源和环境是否带来过大的负面影响 。一、绪论二、传统土木工程材料三、近代土木工程材料四、现代土木工程材料内容一、绪论 用于土建工程的材料总称为建筑材料或

3、土木工程材料。用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工程材料。1.1 1.1 按化学成分分类按化学成分分类1.1.1 1.1.1 无机材料无机材料 金属材料：金属材料： 黑色金属材料黑色金属材料钢、铁钢、铁 有色金属材料有色金属材料铝、铜、铝、铜、 合金合金 非金属材料：非金属材料： 天然石材天然石材大理石、花岗石大理石、花岗石 陶瓷和玻璃陶瓷和玻璃砖、瓦、卫生陶瓷、玻璃砖、瓦、卫生陶瓷、玻璃 ( (Na2O.nSiO2和和K2O.nSiO2 ) 无机胶凝材料无机胶凝材料石灰、石膏、水玻璃石灰、石膏、水玻璃 砂浆、混凝土砂浆、混凝土水泥、砂浆、混凝土水泥、砂浆、混凝土1 1 土木工程材料的分类

4、土木工程材料的分类1.1.2 1.1.2 有机材料有机材料 木材、沥青、塑料、涂料、油漆木材、沥青、塑料、涂料、油漆1.1.3 1.1.3 复合材料复合材料 金属与非金属复合金属与非金属复合钢筋混凝土、钢纤维混凝土钢筋混凝土、钢纤维混凝土 有机与无机复合有机与无机复合玻璃钢、沥青混凝土、聚合物混凝土玻璃钢、沥青混凝土、聚合物混凝土1.2 1.2 按用途分类按用途分类 结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、彩色混凝土饰面材料：墙面砖、石材、

5、彩钢板、彩色混凝土吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩绝热材料绝热材料: : 塑料、橡胶、泡沫混凝土塑料、橡胶、泡沫混凝土卫生工程材料：金属管道、塑料、陶瓷卫生工程材料：金属管道、塑料、陶瓷 随生产力发展而发展随生产力发展而发展 原始时代原始时代 天然材料：木材、岩石、竹、粘土天然材料：木材、岩石、竹、粘土 石器、铁器时代石器、铁器时代金字塔（金字塔（2000-3000 BC)2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏：石材、石灰、石膏万里长城万里长城 （200 BC):200 BC):条石、大砖、石灰砂浆条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫布达拉

6、宫 ：石材、石灰砂浆：石材、石灰砂浆罗马圆剧场罗马圆剧场 （70-80 AC):70-80 AC):石材、石灰砂浆石材、石灰砂浆2 2 建筑材料的发展建筑材料的发展胡夫金字塔，高胡夫金字塔，高146.59m, 146.59m, 底部底部232m232m建方，用建方，用 230230多万块、每块重多万块、每块重2.5T2.5T的岩石砌成。的岩石砌成。万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆1818世纪中叶世纪中叶钢材、水泥钢材、水泥 (J.Aspdin,1824(J.Aspdin,1824）1919世纪世纪钢筋混凝土（钢筋混凝土（1890-18921890-1892）；）； 中国，中国，

7、189818982020世纪世纪预应力混凝土、高分子材料预应力混凝土、高分子材料2121世纪世纪轻质、高强、节能、高性能绿色建材轻质、高强、节能、高性能绿色建材二、传统土木工程材料早期使用土木工程材料主要有：早期使用土木工程材料主要有： 砖、瓦、石、灰、木材等。砖、瓦、石、灰、木材等。它们至今仍在土木工程材料中占有主要地位。它们至今仍在土木工程材料中占有主要地位。 砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在我国历史悠久，有我国历史悠久，有“秦砖汉瓦秦砖汉瓦”之称。制砖的原料容之称。制砖的原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低，体积小，便于易取得，生产工

8、艺比较简单，价格低，体积小，便于组合，所以至今仍然广泛的用于墙体、基础、柱等砌组合，所以至今仍然广泛的用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。用粘土砖建造的建筑物可较长时间使用，筑工程中。用粘土砖建造的建筑物可较长时间使用，有的可长达几百年甚至上千年。有的可长达几百年甚至上千年。1 1 砖砖1911年建造的清华学堂，看上去感觉比较柔和，更容易使人接近。粉煤灰（左）和普通（右）粉煤灰（左）和普通（右）烧结多孔砖烧结多孔砖烧结空心砖烧结空心砖 但是由于生产粘土砖毁田取土量大、能耗高、砖自重但是由于生产粘土砖毁田取土量大、能耗高、砖自重大，施工生产中劳动强度高、功效低，因此有逐步改革并大，施工生产中劳动强度

9、高、功效低，因此有逐步改革并用新型材料取代的必要。用新型材料取代的必要。 砖按砖按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按所用砖按砖按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按所用材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖等；依生产形状分为材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖等；依生产形状分为实心砖、多孔砖、空心砖等。实心砖、多孔砖、空心砖等。 粘土瓦粘土瓦水泥瓦水泥瓦钢丝网石棉水泥钢丝网石棉水泥小波瓦小波瓦 玻璃钢瓦玻璃钢瓦 由于建筑工业的发展，对屋面材料也提出了新的发展要求。瓦的种类较多，按成分分，有黏土瓦、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；按形状分为平瓦和波形瓦两类 。2 2 瓦瓦3

10、 3 石材石材3.1 3.1 天然石材天然石材优点：抗压强度大、硬度大、耐磨、耐火等。优点：抗压强度大、硬度大、耐磨、耐火等。缺点：抗拉强度低，容重大，运输不便，开采加工不易。缺点：抗拉强度低，容重大，运输不便，开采加工不易。（1 1）花岗岩）花岗岩 硬石材，用于外墙饰面。硬石材，用于外墙饰面。（2 2）大理石）大理石 硬度不大，对风化抵抗较弱，用于室内。硬度不大，对风化抵抗较弱，用于室内。3.2 3.2 人造石材人造石材（1 1）仿大理石饰面石膏板）仿大理石饰面石膏板 以石膏为主要原料，经压制、磨光而成的人造大理石。以石膏为主要原料，经压制、磨光而成的人造大理石。（2 2）水磨石饰面板）水磨

11、石饰面板 将白水泥和白色石子及适量耐碱颜料，加水拌合后浇注，经打将白水泥和白色石子及适量耐碱颜料，加水拌合后浇注，经打磨、修补、抛光而成。磨、修补、抛光而成。（3 3）装饰混凝土）装饰混凝土 在混凝土预制或现浇的同时，完成自身的饰面处理的产物。在混凝土预制或现浇的同时，完成自身的饰面处理的产物。欧洲最大的皇宫欧洲最大的皇宫法国凡尔赛宫，宫殿中建筑物的墙体以及外部的地面全部使用石块建成法国凡尔赛宫，宫殿中建筑物的墙体以及外部的地面全部使用石块建成石的种类：石的种类：毛石、料石、饰面石料、色石渣、石子天然石料是最古老的土木工程材料之一。天然石料是最古老的土木工程材料之一。一般规定，粒径在一般规定，

12、粒径在0.160.165mm5mm之间的骨料，称为砂。之间的骨料，称为砂。一般规定，粒径大于一般规定，粒径大于5mm5mm的骨料的骨料 ，称为石。，称为石。砂是组成混凝土和砂浆的最主要组成材料之一，是土木工程的砂是组成混凝土和砂浆的最主要组成材料之一，是土木工程的大宗材料。大宗材料。 砂石材料砂石材料概述： 砂石材料按形状分类 1）块状石料：简称石料，如块石、片石等。 2）粒状石料：简称集料，集料又按大小分为： 粗集料：如碎石、卵石 细集料：如砂、石屑 砂石材料按来源分类 1）天然石料 2）人工轧制的集料 3）工业冶金矿渣4 4 砂石砂石砂料实际形态及制砂流程如下：机制砂生产线成品示意图机制砂

13、生产线成品示意图砂砂5 5 灰灰胶凝材料：凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的胶凝材料：凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它物料而具有一定机械强度的物质。石状体，并能胶结其它物料而具有一定机械强度的物质。无机胶凝材料：石膏、石灰和水泥无机胶凝材料：石膏、石灰和水泥气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，如石灰和石膏气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，如石灰和石膏水硬性胶凝材料：既能在空气中，又能在水中硬化的，水硬性胶凝材料：既能在空气中，又能在水中硬化的，如水泥如水泥有机胶凝材料：沥青和各种树脂有机胶凝材料：沥青和各种树脂5.1 5.1 石灰石灰5.1.15.1.1石灰的生

14、产工艺概述石灰的生产工艺概述主要原料：石灰石，其主要化学成分主要原料：石灰石，其主要化学成分CaCOCaCO3 3和和MgCOMgCO3 3以及杂质以及杂质使用过程：使用过程：将生石灰加水进行水化，使之消解为熟石灰将生石灰加水进行水化，使之消解为熟石灰氢氧化钙的过程，称为熟化。石灰浆在储灰坑中沉淀并除氢氧化钙的过程，称为熟化。石灰浆在储灰坑中沉淀并除去上层水分后称为去上层水分后称为“石灰膏石灰膏”。 5.1.2 5.1.2 特点特点在水泥砂浆中掺入石灰浆可显著提高塑性；在水泥砂浆中掺入石灰浆可显著提高塑性；耐水性差。耐水性差。 美丽的石膏制品我国石膏资源丰富，已探明天然石膏储量我国石膏资源丰富

15、，已探明天然石膏储量471.5471.5亿吨，居世界之首。亿吨，居世界之首。石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有的结晶水不同时可形成多种性能不同中含有的结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。石膏的应用有更广阔的前景。的石膏。石膏的应用有更广阔的前景。根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为： 1 1、无水石膏（、无水石膏（aSOaSO4 4） 2 2、天然石膏（、天然石膏（aSOaSO4 42H2H2 2O O） 3 3、建筑石膏、建筑石膏 （aSOaSO4 41/2 H1/2 H2 2O O）5.2 5.2 石膏

16、石膏 建筑石膏是将天然二水石膏（生石膏）加热至建筑石膏是将天然二水石膏（生石膏）加热至107107170170的温度条件下煅烧脱水成为半水石膏（熟石膏），然的温度条件下煅烧脱水成为半水石膏（熟石膏），然后把熟石膏磨细而制成的白色粉末。后把熟石膏磨细而制成的白色粉末。 建筑石膏凝结硬化过程是半水石膏与水发生水化反应，建筑石膏凝结硬化过程是半水石膏与水发生水化反应，生成二水石膏。生成二水石膏。 建筑石膏的初凝时间仅为建筑石膏的初凝时间仅为3 35 5分钟，为避免其施工成分钟，为避免其施工成型困难，常加入缓凝剂。型困难，常加入缓凝剂。建筑石膏优点：（建筑石膏优点：（1 1）凝结速度快，早期强度高；（

17、）凝结速度快，早期强度高；（2 2）硬化初期，不出现收缩和干燥裂缝，略有膨胀且不开裂；硬化初期，不出现收缩和干燥裂缝，略有膨胀且不开裂； （3 3）浆体可塑性好；（浆体可塑性好；（4 4）很好的防火性能、隔热性能和）很好的防火性能、隔热性能和吸音性能；（吸音性能；（5 5）良好的装饰性和可加工性。）良好的装饰性和可加工性。建筑石膏缺点：建筑石膏缺点：（1 1）强度较低；（强度较低；（2 2）耐水性能差。）耐水性能差。建筑石膏用途：室内粉刷涂料；石膏雕塑、装饰制品；建筑石膏用途：室内粉刷涂料；石膏雕塑、装饰制品；石膏板。石膏板。 木材是一种古老的工程材料。由于具有一些独特的优点，木材是一种古老的

18、工程材料。由于具有一些独特的优点，在出众多新兴土木工程材料的今天，木材仍然在工程中占主要在出众多新兴土木工程材料的今天，木材仍然在工程中占主要地位。许多木造建筑物可使用上千年。作落在杭州钱塘江湖畔地位。许多木造建筑物可使用上千年。作落在杭州钱塘江湖畔的六合塔（如下图），至今已有的六合塔（如下图），至今已有10001000多年的历史了。多年的历史了。杭州六合塔杭州六合塔6 6 木材木材优点：轻质高强，弹性和韧性良好，导热性低，易于加工，优点：轻质高强，弹性和韧性良好，导热性低，易于加工，纹理美观，装饰效果好。纹理美观，装饰效果好。缺点：构造不均匀，各向异性，含水率变化时形状、尺寸缺点：构造不均匀

19、，各向异性，含水率变化时形状、尺寸变化显著，易腐蚀和虫蛀，易燃烧，有天然疵病。变化显著，易腐蚀和虫蛀，易燃烧，有天然疵病。 木材是由树木加工而成的，数目分为木材是由树木加工而成的，数目分为针叶树针叶树和和阔叶树阔叶树两大两大类。类。 针叶树树干通直而高大，易得大材，纹理平顺，材质均匀，针叶树树干通直而高大，易得大材，纹理平顺，材质均匀，木质较软而易加工，故又称为软木材，木质较软而易加工，故又称为软木材，承重构件承重构件。阔叶树。阔叶树树干通直部分一般较短，木质较硬，较难加工，故又称为树干通直部分一般较短，木质较硬，较难加工，故又称为硬木材，硬木材，内部装修内部装修。 在建筑结构中，木材常用的强

20、度有抗拉、抗压、抗弯和抗在建筑结构中，木材常用的强度有抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度。由于木材的构造各向不同，致使各向强度有差异，剪强度。由于木材的构造各向不同，致使各向强度有差异，为此木材的强度有顺纹强度和横纹强度之分。木材的顺纹为此木材的强度有顺纹强度和横纹强度之分。木材的顺纹强度比其横纹强度要大得多，所以工程上均充分利用它们强度比其横纹强度要大得多，所以工程上均充分利用它们的顺纹强度。的顺纹强度。 影响木材强度的主要因素影响木材强度的主要因素 ( () ) 含水量的影响含水量的影响( () ) 负荷时间的影响（负荷时间的影响（3 3）温度的影）温度的影响（）疵病的影响响（）疵病的影响三、近代

21、土木工程材料 近代使用土木工程材料主要有钢材、水泥、混凝土等。它们在现代土木工程材料中占有主要地位。1 1 钢材钢材 从19世纪初，人类开始将钢材用于建造桥梁和房屋。到19世纪中叶，钢材的品种、规格、生产规模大幅度增长，强度不断提高，相应地钢材的切割和连接等加工技术也大为发展，为建筑结构向大跨重载方向发展奠定了重要基础。同时，钢筋混凝土的问世，并在20世纪30年代出现了预应力钢筋混凝土，使近代土木工程结构的形式和规模发生了飞跃性的进展。 以钢结构为主体的建筑已在高层楼房中比比皆是。 （香港中银大厦） 特点：材质均匀，性能可靠，强度高，具有一定的塑性和韧性，特点：材质均匀，性能可靠，强度高，具有

22、一定的塑性和韧性，具有承受冲击和振动荷载的能力，可焊接、锚接或螺栓连接，具有承受冲击和振动荷载的能力，可焊接、锚接或螺栓连接，便于装配。便于装配。缺点：容易锈蚀、维修费用高。缺点：容易锈蚀、维修费用高。按化学成分分类按化学成分分类 碳素钢（含碳量低于碳素钢（含碳量低于2.112.11）：低碳钢（含碳小于）：低碳钢（含碳小于0.250.25），中碳钢（），中碳钢（0.250.250.60.6），高碳钢（大于），高碳钢（大于0.60.6）。普通）。普通碳素钢（碳素钢（S S不大于不大于0.0550.055，P P不大于不大于0.0450.045），优质碳素钢），优质碳素钢（S S不大于不大于0.0

23、400.040，P P不大于不大于0.0400.040），高级优质碳素钢（），高级优质碳素钢（S S不大于不大于0.0350.035，P P不大于不大于0.0300.030）。）。 合金钢：低合金钢（合金元素低于合金钢：低合金钢（合金元素低于5 5），中合金钢（合），中合金钢（合金元素金元素5 51010），高合金钢（合金元素大于），高合金钢（合金元素大于1010）。）。 土木工程用的钢材是指用于钢结构的各种型材、钢板、管材、和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢丝等。槽钢钢管H型钢角钢工字钢型钢钢结构用钢材型材钢结构用钢材型材钢筋混凝土用钢材线材钢筋混凝土用钢材线材钢材的防锈与防火钢材的防锈与防火

24、 腐蚀：钢铁因受到周围介质的化学或电化学作用而逐腐蚀：钢铁因受到周围介质的化学或电化学作用而逐渐破坏的现象。腐蚀条件：潮湿；埋地；空气中杂质多渐破坏的现象。腐蚀条件：潮湿；埋地；空气中杂质多（酸、碱、盐离子）；钢铁本身杂质多。（酸、碱、盐离子）；钢铁本身杂质多。（1 1）除锈方法：钢丝刷除锈；酸洗除锈；喷砂除锈。）除锈方法：钢丝刷除锈；酸洗除锈；喷砂除锈。（2 2）防腐涂料：油漆（面漆和底漆）；对薄壁钢材用热）防腐涂料：油漆（面漆和底漆）；对薄壁钢材用热侵镀锌或热侵镀锌后涂塑料涂层。侵镀锌或热侵镀锌后涂塑料涂层。 裸露的钢结构构件耐火极限仅裸露的钢结构构件耐火极限仅0.25h0.25h，在火灾

25、中钢结，在火灾中钢结构温度超过构温度超过500500，其强度明显降低，导致建筑物迅速跨，其强度明显降低，导致建筑物迅速跨塌。防火涂料：塌。防火涂料：ST1-AST1-A型钢结构防火涂料；型钢结构防火涂料；LGLG钢结构防火钢结构防火隔热涂料；隔热涂料；LBLB钢结构膨胀防火涂料；钢结构膨胀防火涂料；JG-276JG-276钢结构防火涂钢结构防火涂料。料。 2 2 水泥水泥 水泥历史不长，只水泥历史不长，只170多年的历史，但发展惊人多年的历史，但发展惊人 水泥品种水泥品种 1）按其用途及性能分为三类）按其用途及性能分为三类 普通水泥、专用水泥、特性水泥普通水泥、专用水泥、特性水泥 2）按化学成

26、分为）按化学成分为 硅酸盐类水泥硅酸盐类水泥 有六大类：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰硅有六大类：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。硅酸盐水泥。 铝酸盐类水泥铝酸盐类水泥 无熟料（少熟料）类水泥无熟料（少熟料）类水泥从广义上来说，混凝土是指以胶凝材料（胶结料）、集料（或称骨料）、水（或不加水）及其他材料为原料，按适当比例配制而成的混合物，再经硬化形成的复合材料。根据所用胶凝材料的不同，土木工程中常用的混凝土有水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土和聚合物混凝土等。3 3 混凝土混凝土

27、水泥混凝土自从水泥混凝土自从18241824年问世以来，它在土木工程各年问世以来，它在土木工程各领域的应用不断扩展领域的应用不断扩展。 在水泥混凝土材料研究方面，在水泥混凝土材料研究方面，20世纪世纪80年代以来，年代以来，世界各国的研究人员致力于对混凝土进行深入的理世界各国的研究人员致力于对混凝土进行深入的理论研究，并不断推出混凝土新材料和新工艺。论研究，并不断推出混凝土新材料和新工艺。 在生产水平上，水泥混凝土正逐步摆脱过去那种劳在生产水平上，水泥混凝土正逐步摆脱过去那种劳动强度大、生产规模零星分散、技术含量低的落后动强度大、生产规模零星分散、技术含量低的落后状态。状态。 高性能水泥混凝土

28、高性能水泥混凝土(HPC)将是未来混凝土的主要发展将是未来混凝土的主要发展方向之一。方向之一。 绿色高性能混凝土绿色高性能混凝土(GHPC）也是未来的发展方向。）也是未来的发展方向。3.1按表观密度分类（1）重混凝土，又称为防辐射混凝土。（2）普通混凝土。（3）轻混凝土，保温隔热结构 。普通混凝土：由水泥、水、细集料（天然砂等）和粗集料（石子等）等为基本材料，或再掺加适量外加剂、混合材料等制成的复合材料。混凝土主要有以下优点：混凝土主要有以下优点： 混凝土组成材料来源广泛。混凝土组成材料来源广泛。新拌混凝土有良好的可塑性。新拌混凝土有良好的可塑性。可按需要配制各种不同性质的混凝土。可按需要配制

29、各种不同性质的混凝土。具有较高的抗压强度，且与钢筋具有良好的共同具有较高的抗压强度，且与钢筋具有良好的共同工作性。工作性。具有良好的耐久性，可抵抗大多数环境破坏作用。具有良好的耐久性，可抵抗大多数环境破坏作用。与其他结构材料相比，其维修费用很低。与其他结构材料相比，其维修费用很低。具有较好的耐火性。具有较好的耐火性。混凝土也存在一些缺点：混凝土也存在一些缺点：抗拉强度小，一般只有其抗压强度的抗拉强度小，一般只有其抗压强度的1/101/101/151/15，属于，属于一种脆性材料，很多情况下，必须配制钢筋才能使用。一种脆性材料，很多情况下，必须配制钢筋才能使用。 自重大，不利于提高有效承载能力，

30、也给施工安装带来自重大，不利于提高有效承载能力，也给施工安装带来一定困难。一定困难。生产周期长。结硬前需要较长时间的养护，从而延长了生产周期长。结硬前需要较长时间的养护，从而延长了施工期。施工期。 这些缺陷正随着混凝土技术的不断发展而逐渐得以改这些缺陷正随着混凝土技术的不断发展而逐渐得以改善，但在目前工程实践中还应注意其不良影响。善，但在目前工程实践中还应注意其不良影响。四、现代土木工程材料 如果说19世纪钢材和混凝土作为结构材料的出现使土木工程的规模产生了飞跃性的发展，那么20世纪出现的高分子材料、新型金属材料和各种复合材料，使土木工程的功能和外观发生了根本的变革。4.1 4.1 沥青、沥青

31、制品与其他防水材料沥青、沥青制品与其他防水材料4.1.1 4.1.1 沥青、沥青制品沥青、沥青制品 沥青是一种憎水性的有机胶凝材料，构造致密，与石料、砖、混凝土及砂浆等能牢固的黏结在一起。 沥青制品具有良好的隔潮、防水、抗渗、耐腐蚀等性能。在地下防潮、防水和屋面防水等建筑工程中及铺路等工程中得到广泛的应用。 沥青的种类很多，按产源可分为地沥青和焦油沥青。地沥青主要包括石油沥青和天然沥青；焦油沥青包括煤沥青、木沥青等。建筑工程中主要用的是石油沥青和煤沥青。防水卷材防水卷材防水密封材料防水密封材料 防水材料是建筑业及其它有关行业所需要的重要功能材料，是建筑材料工业的一个重要组成部分。随着我国国民经

32、济的快速发展，不仅工业建筑与民用建筑对防水材料提出了多品种高质量的要求，在桥梁、隧道、国防军工、农业水利和交通运输等行业和领域中也都需要高质量的防水密封材料。4.1.2 4.1.2 防水密封材料防水密封材料4.2 玻璃、陶瓷制品玻璃、陶瓷制品4.2.1 4.2.1 陶瓷材料陶瓷材料 陶瓷是人类生活和生产中不可缺少的一种材料。陶陶瓷是人类生活和生产中不可缺少的一种材料。陶瓷产品的应用范围遍及国民经济各个领域。瓷产品的应用范围遍及国民经济各个领域。 传统的陶瓷是采用粘土类及其它天然矿物原料经过传统的陶瓷是采用粘土类及其它天然矿物原料经过粉碎加工、成型、烧结等过程而得到的器具。由于它使粉碎加工、成型

33、、烧结等过程而得到的器具。由于它使用的原料主要是硅酸盐矿物，所以归属于硅酸盐类材料。用的原料主要是硅酸盐矿物，所以归属于硅酸盐类材料。 现代陶瓷材料是以特种陶瓷为基础由传统陶瓷发展现代陶瓷材料是以特种陶瓷为基础由传统陶瓷发展起来的又具有与传统陶瓷不同时代鲜明特点的一类新型起来的又具有与传统陶瓷不同时代鲜明特点的一类新型陶瓷。它早已超出了传统陶瓷的概念和范畴是高新技陶瓷。它早已超出了传统陶瓷的概念和范畴是高新技术的产物。因此说陶瓷材料是一门古老而又年轻的学科。术的产物。因此说陶瓷材料是一门古老而又年轻的学科。上海信息港不锈钢玻璃幕墙上海信息港不锈钢玻璃幕墙玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石和长石等为原

34、料，于玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石和长石等为原料，于1550155016001600高温下烧至熔融，成型、急冷而形成的一种高温下烧至熔融，成型、急冷而形成的一种无定形非晶态硅酸盐物质。无定形非晶态硅酸盐物质。玻璃已广泛地应用于建筑物，玻璃已广泛地应用于建筑物， 它不仅有采光和防护功能，而它不仅有采光和防护功能，而 且是良好的吸声、隔热及装饰且是良好的吸声、隔热及装饰 材料。材料。具有透明性的玻璃用于饰面，具有透明性的玻璃用于饰面， 使建筑物具有现代气息。使建筑物具有现代气息。除建筑行业外，玻璃还用于轻工、交通、医药、化工、电除建筑行业外，玻璃还用于轻工、交通、医药、化工、电子、航天等领域。子、

35、航天等领域。4.2.2 4.2.2 玻璃玻璃4.3 人造板材人造板材 采用小木块、碎木屑、刨花等木质材料为基材，使用胶凝材料、胶粘剂或夹层材料加工而成的各种人造板材，模仿天然木材的纹理和走向，可达到以假乱真的程度。 这些板材用作建筑物的地板、内隔墙板、护壁板、门面板以及各种家具等，大大改善了天然木材尺寸的有限、材质不均，提高了木材的利用率和功能。 常用的人造板材有：胶合板、纤维板、木丝板和木屑板。4.4 塑料及制品塑料及制品塑料：以合成或天然高分子有机化合物为主要原料，在一定条件下塑化成型，且在常温常压下能保持产品形状不变的材料。4.4.1 4.4.1 塑料的特点塑料的特点（1 1）密度小；（

36、）密度小；（2 2）强度高；（）强度高；（3 3）耐腐蚀性好；（）耐腐蚀性好；（4 4）装）装饰性好；（饰性好；（5 5）耐磨性好（）耐磨性好（6 6）电绝缘性好；（）电绝缘性好；（7 7）抗震、）抗震、消声、隔音性能好；（消声、隔音性能好；（8 8）易老化）易老化4.4.2 4.4.2 塑料的基本组成塑料的基本组成 塑料的组成主要有：合成树脂、填充料、增塑剂、固塑料的组成主要有：合成树脂、填充料、增塑剂、固化剂、着色剂、稳定剂等。化剂、着色剂、稳定剂等。4.4.3 4.4.3 塑料的应用塑料的应用 塑料在工业与民用建筑中可生产塑料管材、板材、门窗、壁纸、地毯、器皿、绝缘材料、装饰材料、防水材

37、料及保温材料等。在基础工程中可制作塑料排水板或隔离层、塑料土工布或加筋网等。在其它工程中可制作管道、容器、粘结材料或防水材料等，有时可以制作结构材料。4.5 绝热材料绝热材料 在建筑上，将主要作为保温、隔热使用的材料通称为绝热材料。4.5.1 无机绝热材料石棉及其制品。石棉是一种天然矿物纤维，主要化学成分是含水硅酸镁，具有耐火、耐热、耐酸碱、绝热、防腐、隔音及绝缘等特性。矿棉及其制品。矿棉一般包括矿渣棉和岩石棉。矿渣棉所用原料有高炉硬矿渣、铜矿渣等，并加一些调节原料（钙质和硅质原料）。玻璃棉及其制品。玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃经熔融后制成纤维状材料，包括短棉和超细棉两种。膨胀珍珠岩及其制品。膨

38、胀珍珠岩是由天然珍珠岩、黑耀岩或松脂岩为原料，经煅烧体积急剧膨胀（约20倍）而得蜂窝状白色或灰白色松散颗料。4.5.2 有机绝热材料 软木板。软木也叫栓木。软木板是用栓皮、栎树皮或黄菠萝树皮为原料，经破碎后与皮胶溶液拌和，再加压成型，在80的干燥室中干燥一昼夜而制成。 蜂窝板。蜂窝板是由两块较薄的面板，牢固地粘结在一层较厚的蜂窝状芯材两面而制成的板材，亦称蜂窝夹层结构。 植物纤维复合板。系以植物纤维为主要材料加入胶结料和填料而制成。4.6 吸声隔声材料吸声隔声材料 建筑工程中常用吸声材料有：石膏砂浆（掺有水泥、玻璃纤维）、石膏砂浆（掺有水泥、石棉纤维）、水泥膨胀珍珠岩板、矿渣棉、沥青矿渣棉毡、

39、玻璃棉、起细玻璃棉、泡沫玻璃、泡沫塑料、软木板、木丝板、穿孔纤维板、工业毛毡、地毯、帷幕等。除了采用多孔吸声材料吸声外，还可将材料组成不同的吸声结构，达到更好的吸声效果。常用的吸声结构形式有薄板共振吸声结构和穿孔板吸声结构。a. 薄板共振吸声结构系采用薄板钉牢在靠墙的木龙骨上，薄板与板后的空气层构成了薄板共振吸声结构。b. 穿孔板吸声结构是用穿孔的胶合板、纤维板、金属板或石膏板等为结构主体，与板后的墙面之间的空气层（空气层中有时可填充多孔材料）构成吸声结构。该结构吸声的频带较宽，对中频的吸声能力最强。现代的吸声材料冲孔镀锌板冲孔镀锌板冲孔钢板冲孔钢板大理石吸声板大理石吸声板木质吸音孔板木质吸音

40、孔板4.7 装饰材料装饰材料 在建筑上，把铺设、粘贴、涂刷在建筑物内外表面，在建筑上，把铺设、粘贴、涂刷在建筑物内外表面，用来起装饰作用的材料称为装饰材料。用来起装饰作用的材料称为装饰材料。 建筑装饰装修材料品种门类繁多，更新换代十分迅速，建筑装饰装修材料品种门类繁多，更新换代十分迅速，与人民生活水平提高和居住条件改善密切相关，是极具发与人民生活水平提高和居住条件改善密切相关，是极具发展潜力的建筑材料品种之一。它的品种、质量和配套水平展潜力的建筑材料品种之一。它的品种、质量和配套水平的高低决定着建筑物装饰档次的高低，对美化城乡建筑、的高低决定着建筑物装饰档次的高低，对美化城乡建筑、改善人民居住

41、和工作环境有着十分重要的意义。改善人民居住和工作环境有着十分重要的意义。 装饰材料主要通过材料特有的装饰性能来装饰美化建装饰材料主要通过材料特有的装饰性能来装饰美化建筑物，来提高建筑物的艺术效果。而装饰材料的装饰性能筑物，来提高建筑物的艺术效果。而装饰材料的装饰性能主要是通过材料的色彩、线型图案和质感来体现的。主要是通过材料的色彩、线型图案和质感来体现的。（1 1）美观；（）美观；（2 2）性能：绝热、抗冻、耐腐蚀、吸声、耐）性能：绝热、抗冻、耐腐蚀、吸声、耐水、耐久性等；（水、耐久性等；（3 3）施工难易程度；（）施工难易程度；（4 4）造价。）造价。（一）外墙装饰材料（一）外墙装饰材料（1

42、 1）清水砖墙）清水砖墙（2 2）砂浆类）砂浆类（3 3）石渣类）石渣类（4 4）贴面类）贴面类（5 5）装饰混凝土）装饰混凝土（6 6）铝合金材料）铝合金材料（7 7）玻璃装饰材料：玻璃幕墙（按结构形式：点式、单元）玻璃装饰材料：玻璃幕墙（按结构形式：点式、单元式等；按外观分为：明框、隐框和半明半隐框幕墙）。玻式等；按外观分为：明框、隐框和半明半隐框幕墙）。玻璃马赛克，玻璃砖等。璃马赛克，玻璃砖等。（二）内墙装饰材料（二）内墙装饰材料（1 1）抹灰类）抹灰类（2 2）贴面装饰类材料）贴面装饰类材料（3 3）石膏类装饰板）石膏类装饰板（4 4）卷材料饰面材料）卷材料饰面材料（三）地面装饰材料（三）地面装饰材料（1 1）传统的地面材料）传