土木工程材料9ppt课件

1、1 1、前言、前言2 2、传统土木工程材料、传统土木工程材料3 3、近代土木工程材料、近代土木工程材料4 4、现代土木工程材料、现代土木工程材料 1 1、科学、科学- -技术技术- -工程工程2 2、工程设计原则、工程设计原则 满足功能要求，结构安全可靠，满足功能要求，结构安全可靠， 成本经济合理，造型美观悦目；成本经济合理，造型美观悦目；3 3、土木水利工程发展历史及特点、土木水利工程发展历史及特点 古代：旧石器时代古代：旧石器时代1717世纪中叶世纪中叶 近代：近代：1717世纪中叶世纪中叶二战前二战前 1650 1650年前后年前后19391939年，年， 300 300年左右年左右 现

2、代：二战后现代：二战后至今至今 1945 1945年年，近，近7070年年土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料或建筑材料。土木工程材料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。土木工程材料的作用主要应从三方面认识：(1)材料对保证工程质量的作用；(2)材料对工程造价的影响；(3)材料对工程技术进步的促进。 按化学成分分类按化学成分分类 （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

3、石、花岗石 无机胶凝材料无机胶凝材料石灰、石膏石灰、石膏 砂浆、混凝土砂浆、混凝土水泥、砂浆、混凝水泥、砂浆、混凝土土 陶瓷和玻璃陶瓷和玻璃砖、瓦、卫生陶瓷、砖、瓦、卫生陶瓷、 玻璃玻璃（2 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（3 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、钢筋混凝土、 钢纤维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、玻璃钢、沥青混凝土、 聚合物混凝土聚合物混凝土胡夫金字塔胡夫金字塔2000-3000 BC) ，高，高146.59m, 底部底部232m232m，用，用230多万块、每块重多

4、万块、每块重2.5T的岩石砌的岩石砌成。成。万里长城万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆条石、大砖、石灰砂浆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、砂、灰、木材等。砖、瓦、石、砂、灰、木材等。至今仍在土木工程材料中占有主要地位。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我国历史悠久，有“秦砖汉瓦之称。按所用材料：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖等；依生产形状：实心砖、多孔砖、空心砖等。制砖的原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低，体积小，便于组合，所以至今仍然广泛的用于墙体、根底、柱等砌体建筑中。1 1 砖砖按生产工艺：烧结

5、砖、非烧结砖；按生产工艺：烧结砖、非烧结砖； 烧结砖是经焙烧而制成的砖，常结合主要原料命名，烧结砖是经焙烧而制成的砖，常结合主要原料命名，如烧结页岩砖、烧结煤矸石砖等；烧结普通砖的外形为直如烧结页岩砖、烧结煤矸石砖等；烧结普通砖的外形为直角六面体，公称尺寸是角六面体，公称尺寸是240mm240mm115mm115mm53mm.53mm. 非烧结砖是通过非烧结工艺制成的，如碳化砖、蒸非烧结砖是通过非烧结工艺制成的，如碳化砖、蒸养砖等。养砖等。非烧结砖非烧结砖烧结砖烧结砖19111911年建造的清华学堂，感觉柔和，更容易使人接近。年建造的清华学堂，感觉柔和，更容易使人接近。粘土瓦粘土瓦水泥瓦水泥瓦

6、钢丝网石棉水泥小钢丝网石棉水泥小波瓦波瓦 玻璃钢瓦玻璃钢瓦按所用材料：按所用材料： 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、 玻璃钢瓦等；玻璃钢瓦等；依生产形状：平瓦、波形瓦。依生产形状：平瓦、波形瓦。2 2 瓦瓦3 3 石石天然石材天然石材天然石材是最古老的土木工程材料之一。石材具有耐水性好，抗天然石材是最古老的土木工程材料之一。石材具有耐水性好，抗压强度高压强度高1m21m2面积的石材上面能承受面积的石材上面能承受5000t5000t重的压力），经加工重的压力），经加工后表面美观富于装饰性，资源分布广，蕴藏量丰富，便于就地取后表面美观富于装饰性，

7、资源分布广，蕴藏量丰富，便于就地取材，生产成本低等优点。材，生产成本低等优点。欧洲最大的皇宫欧洲最大的皇宫法国凡尔赛宫法国凡尔赛宫1661年年1689年建造），占地面积达年建造），占地面积达100多万平方米，其中建筑面积为多万平方米，其中建筑面积为11万平方米，宫殿中建筑物的墙体以万平方米，宫殿中建筑物的墙体以及外部的地面全部使用石材建成。及外部的地面全部使用石材建成。毛石：采石场由爆破直接获得的形状不规则的石块。毛石：采石场由爆破直接获得的形状不规则的石块。料石：人工或机械开采出较规则的六面体石块，略经凿琢。料石：人工或机械开采出较规则的六面体石块，略经凿琢。饰面石材：用于建筑物内外墙面、柱

8、面、地面、栏杆、台阶饰面石材：用于建筑物内外墙面、柱面、地面、栏杆、台阶等处装修用的石材大理石和花岗岩两大类）。等处装修用的石材大理石和花岗岩两大类）。石子碎石和卵石）：天然岩石经破碎、筛分而得到的粒径石子碎石和卵石）：天然岩石经破碎、筛分而得到的粒径5 mm5 mm的岩石颗粒，称为碎石。岩石由于自然条件作的岩石颗粒，称为碎石。岩石由于自然条件作用而形成的粒径用而形成的粒径5 mm5 mm的颗粒，称为卵石。的颗粒，称为卵石。石子除用作混凝土粗骨料外，也常用作路桥工程、铁道工程石子除用作混凝土粗骨料外，也常用作路桥工程、铁道工程的路基道碴等。的路基道碴等。天然砂：由自然条件作用天然砂：由自然条件

9、作用( (主要是岩石风化主要是岩石风化) )而形成的，粒径在而形成的，粒径在5mm5mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。以下的岩石颗粒，称为天然砂。人工砂机制砂）：指经除土处理，由机械破碎，筛分制成的粒人工砂机制砂）：指经除土处理，由机械破碎，筛分制成的粒径小于径小于4.75mm 4.75mm 的岩石颗粒。的岩石颗粒。 天然砂可分为河砂、海砂和山砂天然砂可分为河砂、海砂和山砂河砂和海砂表面圆滑，但海砂含盐分较多，对混凝土和砂浆有一河砂和海砂表面圆滑，但海砂含盐分较多，对混凝土和砂浆有一定影响。河砂较为洁净，故应用较广。定影响。河砂较为洁净，故应用较广。 山砂表面粗糙，颗粒多棱角，含泥量较高，有机杂

10、质含量也较多，山砂表面粗糙，颗粒多棱角，含泥量较高，有机杂质含量也较多，故质量较差。故质量较差。4 4 砂砂粗砂：平均粒径为粗砂：平均粒径为0.5mm0.5mm以上；以上；中砂：平均粒径为中砂：平均粒径为0.50.35mm0.50.35mm；细砂：平均粒径为细砂：平均粒径为0.350.25mm0.350.25mm； 5 5 灰：石灰和石膏灰：石灰和石膏（1 1石灰石灰石灰石石灰石: : 主要成分为碳酸钙主要成分为碳酸钙CaCO3CaCO3）；）；生石灰：又称为建筑石灰，以石灰石为原料经过煅生石灰：又称为建筑石灰，以石灰石为原料经过煅烧而成的，烧而成的， 其主要成分为氧化钙其主要成分为氧化钙Ca

11、OCaO）；）；熟石灰：生石灰加水进行水化，使之消解为熟石灰熟石灰：生石灰加水进行水化，使之消解为熟石灰- - 氢氧化钙（氢氧化钙（ Ca(OH)2 Ca(OH)2 ），称为熟化过程。），称为熟化过程。石灰在土木建筑工程中的应用：石灰在土木建筑工程中的应用：(1)(1)配制水泥石灰混合砂浆、石灰砂浆等；配制水泥石灰混合砂浆、石灰砂浆等；(2)(2)拌制灰土或三合土；拌制灰土或三合土；(3)(3)生产硅酸盐制品。生产硅酸盐制品。（2 2石膏石膏石膏是以水合硫酸钙石膏是以水合硫酸钙CaSO42H2OCaSO42H2O为主要为主要成分的矿物。成分的矿物。根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：根据石膏

12、中含有结晶水的多少不同可分为： 1 1、无水石膏、无水石膏aSO4aSO4） 2 2、天然石膏、天然石膏aSO42H2OaSO42H2O） 3 3、建筑石膏、建筑石膏 （aSO41/2 H2OaSO41/2 H2O）v建筑石膏建筑石膏v 将天然石膏生石膏加热至将天然石膏生石膏加热至107107170170的温度条件下的温度条件下煅烧脱水成为半水石膏熟石膏），然后把半水石膏磨细煅烧脱水成为半水石膏熟石膏），然后把半水石膏磨细而制成的白色粉末。而制成的白色粉末。v建筑石膏特点：建筑石膏特点：v（1 1凝结速度快，早期强度高；凝结速度快，早期强度高；v（2 2硬化初期不出现收缩和干燥裂缝，略有膨胀且

13、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；v（3 3具有抗火性；具有抗火性；v（4 4耐水性差。耐水性差。v建筑石膏的主要用途：建筑石膏的主要用途：v 室内粉刷涂料；石膏板、室内粉刷涂料；石膏板、v 装饰制品；石膏雕塑等。装饰制品；石膏雕塑等。木材是一种古老的工程材料。由于具有一些独特的优点，当今木材仍然在工程中占主要地位。木材在大气环境下性能稳定，不易变质，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，至今已有1000多年的历史了。杭州六合塔杭州六合塔6 6 木材木材优点：优点：材质均匀，性能可靠，强度材质均匀，性能可靠，强度高；高；具有一定塑性和韧性，具有具有一定

14、塑性和韧性，具有承受冲击和振动荷载的能力；承受冲击和振动荷载的能力；可焊接、锚接或螺栓连接，可焊接、锚接或螺栓连接，便于装配。便于装配。缺点：缺点：容易锈蚀、维修费用高。容易锈蚀、维修费用高。中央电视台新大楼中央电视台新大楼按化学成分分类：按化学成分分类：碳素钢：碳素钢：低碳钢含碳量低碳钢含碳量 0.250.60.6）普通碳素钢硫普通碳素钢硫0.0550.055，磷，磷 0.045 0.045）优质碳素钢硫优质碳素钢硫 0.040 0.040，磷，磷 0.040 0.040）高级优质碳素钢硫高级优质碳素钢硫 0.035 0.035，磷，磷 0.030 0.030）合金钢：合金钢：低合金钢合金元

15、素低合金钢合金元素 5 10 10） 槽钢钢管H型钢角钢工字钢各种型钢各种型钢硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥、磷酸盐类水泥等。硫铝酸盐类水泥、磷酸盐类水泥等。快硬水泥快硬水泥混凝土强度等级：混凝土强度等级：根据根据GB50010-2019GB50010-2019 规定的混规定的混凝土强度等级立方体抗压强度标准值有凝土强度等级立方体抗压强度标准值有C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、C75C75、C80C80共共1414个等级

16、。个等级。立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为的边长为150mm150mm的立方体试件，在的立方体试件，在28d28d龄期用标准龄期用标准试验方法测得的具有试验方法测得的具有95%95%保证率的抗压强度。保证率的抗压强度。混凝土强度等级为混凝土强度等级为C30C30的混凝土，就是说该混凝土的混凝土，就是说该混凝土按标准进行强度值检测时，其结果大于等于按标准进行强度值检测时，其结果大于等于30MPa30MPa的概率为的概率为95%95%。v沥青：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。v沥青制品

17、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。v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。能材料，是建筑材料工业的一个重要组成部分。v玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石和长石等为原料，在和长石等为原料，在15501600高温下烧至熔融，成型、高温下烧至熔融，成型、急冷而形成的一种无定形非晶态急冷而形成的一种无定形非晶态硅酸盐物质。硅酸盐物质。v玻

18、璃已广泛地应用于建筑物，有玻璃已广泛地应用于建筑物，有采光和防护功能，且是良好的吸采光和防护功能，且是良好的吸声、隔热及装饰材料。声、隔热及装饰材料。v具有透明性的玻璃用于饰面，使具有透明性的玻璃用于饰面，使建筑物具有现代气息。建筑物具有现代气息。香港中银大厦玻璃幕墙香港中银大厦玻璃幕墙v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。v常用的人造板材：胶合板、纤维板、木丝板和木屑板。v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

19、率和功能。塑料：以合成或天然高分子有机化合物为主要原料，在塑料：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。不变的材料。塑料的特点：塑料的特点：（1 1密度小；（密度小；（2 2比强度高；（比强度高；（3 3耐腐蚀性好；耐腐蚀性好；（4 4装饰性好；（装饰性好；（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、消声、隔音性能好；（抗震、消声、隔音性能好；（8 8易老化易老化塑料的组成主要有：塑料的组成主要有：合成树脂、填充料、增塑剂、固化剂、着色剂、稳定剂合成树脂、填充料

20、、增塑剂、固化剂、着色剂、稳定剂等。等。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、壁塑料在工业与民用建筑中可生产塑料管材、板材、门窗、壁纸、绝缘材料、装饰材料、防水材料及保温材料等。纸、绝缘材料、装饰材料、防水材料及保温材料等。制作基础工程中的塑料排水板、塑料土工布或加筋网等。制作基础工程中的塑料排水板、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，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。有时可以制作结构材料。UPVC排水管材排水管材装饰材料装饰材料将主要作为保温、隔热使用的材料通称为绝热材料。无机绝热材料石棉及其制品：石棉是一种天然矿物纤维，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。膨胀珍珠岩及其制品：膨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。v 建筑工程中常用吸声材料