土木工程材料(2.2近代土木工程材料)课件

1、土木工程材料(2.2近代土木工程材料)第二章 土木工程材料传统土木工程材料近代土木工程材料现代土木工程材料土木工程材料(2.2近代土木工程材料)钢材19世纪初桥梁和房屋20世纪30年代预应力钢筋混凝土结构飞越性发展19世纪中叶大跨承重奠定基础土木工程材料(2.2近代土木工程材料)土木工程材料(2.2近代土木工程材料) 评价：评价： 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；缺点是耐火性差，易于锈蚀，维护费用较高。缺点是耐火性差，易于锈蚀，维护费用较高。土木工程材料(2.2近代土木工程材料) 土木工程钢材可划分为钢结构用材和钢筋混凝土用材两大类。 （1）钢结

2、构用钢材 A碳素结构钢一般结构钢及工程用热轧板、管、带、型、棒材。 B低合金结构钢普通低合金结构钢一般是在普通碳素钢的基础上，少量添加若干合金元素而成，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。土木工程材料(2.2近代土木工程材料) （2 2）钢筋混凝土用钢材）钢筋混凝土用钢材 钢筋混凝土用的钢材主要指钢筋，钢筋是土木工钢筋混凝土用的钢材主要指钢筋，钢筋是土木工程中使用最多的钢材品种之一。程中使用最多的钢材品种之一。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)钢材分类型材：型钢、钢轨、钢板、钢管等土木工程材料(2.2近代土木工程材料)线材：钢筋或钢丝（碳素钢丝、刻痕钢丝、

3、钢胶线）土木工程材料(2.2近代土木工程材料)我国是最早用铁建造结构的国家之一如： 967年建于南汉朝的广州光孝塔东铁塔； 1061年建于宋朝的玉泉寺踏，高17.9m，共13层。现位于湖北当阳县； 1105年建于宋朝的铁塔寺，高13m，共9层。上述列举的古建筑说明了我国古代的冶金和营造技术达到了高度水平。广州六榕塔初建于南朝，内曾供奉贤劫千佛像，故又名千佛塔。从宋至清经过约11余次修建，但仍保持宋代风格。塔顶有元代所铸千铜柱，上有1000多尊浮雕小佛，及云彩缭绕的天宫宝塔图。 土木工程材料(2.2近代土木工程材料)19世纪80年代结构型钢的出现加快了钢结构在建筑工程中的发展。成功的范例有： 1

4、883年，美国在芝加哥建造的11层保险公司大楼，大楼的主要承重结构体系最先采用铁框架（部分钢梁）做成。 1895年用钢框架建成了61m高14层的信托大楼（Reliance Building)1891年建成的莫纳德洛克（年建成的莫纳德洛克（Monadnock Building)大楼室内铸铁楼梯大楼室内铸铁楼梯土木工程材料(2.2近代土木工程材料)中国银行大厦，高度369米，香港，第七高帝国大厦，高度381米，纽约，第五高西尔斯大厦高度443米，美国，第三高土木工程材料(2.2近代土木工程材料) 水泥是粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑水泥是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

5、和水中凝结硬化，可将其它材料性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其它材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料 。水泥 “两磨一烧”土木工程材料(2.2近代土木工程材料) 优点： 原料易得、成本较低、良好的工程使用性能以及与环境有较好的相容性。三大基础材料之一。 分类（不同分法）： 用途及性能：通用、专用、特性水泥 水硬性物质名称：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸酸盐水泥等 土木工程材料(2.2近代土木工程材料) 其它品种水泥 快硬硅酸盐水泥：适用于紧急抢修、低温施工工程和高标号混凝土预制件，不适合大体积混凝土工程。 快凝快硬硅酸盐水泥：用于军事、机场跑

6、道、桥梁、隧道和涵洞等工程。 白色硅酸盐水泥：用于内外装修 高铝水泥：快硬、高强、耐热及耐腐蚀，用于工程紧急的工程。 膨胀水泥：各种管道土木工程材料(2.2近代土木工程材料)混凝土水土木工程材料(2.2近代土木工程材料) 混凝土起源 1824年Aspdin发明硅酸盐水泥，1850年和1928年先后出现了钢筋混凝土和预应力混凝土，目前混凝土是用量最大，使用最广泛的土木工程材料。土木工程材料(2.2近代土木工程材料) 简写砼，是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土是由胶结材料，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。 类型：水泥混凝土、轻混凝土、沥青混凝土等。 强度

7、：混凝土的强混凝土的强度等级一般度等级一般为：为：4020 CC如何测定？如何测定？土木工程材料(2.2近代土木工程材料) 评价：评价：优点：可模性、耐久性、优点：可模性、耐久性、耐火性、整体性都好，易耐火性、整体性都好，易于就地取材，价格较低，于就地取材，价格较低，强度比砖、石材都高，能强度比砖、石材都高，能与钢筋粘结做成各种强度与钢筋粘结做成各种强度高的钢筋砼结构；高的钢筋砼结构；缺点：自重较大、施工缺点：自重较大、施工复杂、工序多、工期长、复杂、工序多、工期长、易产生裂缝。易产生裂缝。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)混凝土的种类不同分类方法水泥混凝土沥青混凝土石膏混凝土聚合物混凝土

8、胶凝材料施工工艺重混混凝土普通混凝土轻混凝土结构混凝土道路混凝土水工混凝土耐热混凝土耐酸混凝土防辐射混凝土喷射混凝土泵送混凝土振动灌浆混凝土表观密度使用功能土木工程材料(2.2近代土木工程材料)不同施工工艺喷射混凝土振动灌浆混凝土泵送混凝土土木工程材料(2.2近代土木工程材料)钢筋混凝土泵送的记录！世界上最高的摩天大楼，混凝土灌注量达钢筋混凝土泵送的记录！世界上最高的摩天大楼，混凝土灌注量达160，000立方米之巨。为确保连续泵送并达到立方米之巨。为确保连续泵送并达到385米这样一个高度，米这样一个高度，开发者基于安全因素，采用开发者基于安全因素，采用六台超高压混凝土泵六台超高压混凝土泵及六根

9、分离式及六根分离式布料布料杆灌注混凝土。杆灌注混凝土。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)不同使用功能结构混凝土道路混凝土水工混凝土龙滩开浇世界第一高碾压混凝土大坝现场土木工程材料(2.2近代土木工程材料)特种混凝土 轻骨料混凝土 纤维增强混凝土 聚合物混凝土 碾压混凝土 自密实混凝土 抗渗能力佳，抗冲、耐磨、抗蚀能力强的硅粉混凝土；有环保效益和经济效益的粉煤灰混凝土；特细混凝土、透明混凝土和其它一些特种混凝土。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)国内部分钢纤维种类平直微扭形弓形 凹凸形、方齿形、端固形、扁异形、合易形端钩形波纹形 直纹形土木工程材料(2.2近代土木工程材料)钢筋混凝土 是

10、在混凝土中配置钢筋形成的复合建筑材料。 既可以充分利用混凝土的抗压强度， 又可以发挥混凝土对钢筋的保护作用， 充分利用钢筋的抗拉、抗弯强度土木工程材料(2.2近代土木工程材料) 砼抗拉强度低，与钢筋粘结组成钢筋砼结构。砼抗拉强度低，与钢筋粘结组成钢筋砼结构。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)素砼梁与钢筋砼梁破坏示意图土木工程材料(2.2近代土木工程材料)钢筋与砼共同工作的原因 混凝土硬化后钢筋与混凝土产生良好的粘结力，两者从而可靠地结合，在荷载的作用下能够共同变形共同变形； 两种材料的温度线胀系数颇为接近。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)钢筋混凝土的优点 合理发挥材料的性能 耐久性好

11、 耐火性好 整体性好 就地取材 灵活性大土木工程材料(2.2近代土木工程材料)钢筋混凝土的缺点 自重大 抗裂性较差 保温效果差 施工受气候影响大，修复困难土木工程材料(2.2近代土木工程材料)预应力钢筋混凝土的出现 预应力钢筋混凝土是在外荷载作用下，预先建立有内应力的混凝土。混凝土的预压应力一般是在结构或者构件受拉区域，通过对预应力筋进行张拉，锚固，放松，借助钢筋的弹性回缩，使受拉区混凝土事先获得预压应力来实现的。 土木工程材料(2.2近代土木工程材料)钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土钢筋绑扎完成等待浇注浇注完成基础底板工程预应力混凝土在预制桥梁中广泛应用土木工程材料(2.2近代土木工程材料)土木

12、工程材料(2.2近代土木工程材料)远眺广州中信远眺广州中信大厦（广场）大厦（广场）土木工程材料(2.2近代土木工程材料)第二章 土木工程材料传统土木工程材料近代土木工程材料现代土木工程材料现代土木工程材料 19世纪钢材和混凝土使得土木工程的规模产生了飞越性的发展；20世纪的高分子材料、新型金属材料和各种复合材料则使得土木工程的规模和外观发生了根本性的变化。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)沥青、沥青制品与其它防水材料 极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的混合物。较常用是石油沥青石油沥青和煤沥青煤沥青，其次是天然沥青天然沥青。 通过橡胶、树脂和矿

13、物填料改变石油加工厂制备的沥青的性能，改性后沥青改性后沥青的综合性能可以大大提高。 橡胶系橡胶系防水卷材、塑料系塑料系防水卷材和胶塑胶塑共混型共混型防水卷材三类。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)工人正在搬运“鸟巢”沥青防水卷材遇水膨胀止水条国家大剧院（鸟巢）沥青混凝土路面施工现场土木工程材料(2.2近代土木工程材料)玻璃、陶瓷制品2008年奥运会国家游泳中心的方案（水立方）土木工程材料(2.2近代土木工程材料)u 玻璃、陶瓷制品玻璃、陶瓷制品 玻璃：具有采光和防护功能，是良好的吸声、隔热及装饰材料。又分为平板玻璃、装饰玻璃、安全玻璃、新型建筑玻璃、玻璃砖、玻璃纤维。 陶瓷：由适当成分的粘

14、土经成型及烧结而成的较密实材料，主要品种有：陶瓷锦砖（马赛克）、陶瓷墙地砖、陶瓷釉面砖、卫生陶瓷。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)人民大会堂广东厅的微晶玻璃装饰板用于室内装修的印花玻璃香港中银大厦的玻璃外墙土木工程材料(2.2近代土木工程材料)陶瓷外墙砖广州陈氏书院的陶塑脊饰玻璃空心砖玻璃马赛克瓦土木工程材料(2.2近代土木工程材料)土木工程材料(2.2近代土木工程材料)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。 完全不使用天然木质材料的无机材料人造板。 常用：胶合板、纤维板、刨花板、木丝板、木屑板。土木工程材料(2.2近代

15、土木工程材料)石棉橡胶板竹木地板木地板制作中人造板土木工程材料(2.2近代土木工程材料)塑料及制品 以有机高分子化合物为基本材料，加入各种改性添加剂后，在一定的温度和压力下塑制而成的材料。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)绝热材料 保温、隔热材料的总称，主要用于：建筑物的墙壁、屋面保温；热力设备及管道的保温；制冷工程的隔热。 无机绝热材料：石棉及制品、矿渣棉及制品、岩棉及制品、膨胀珍珠岩及制品。 有机绝热材料：软木板、泡沫塑料、多孔混凝土、蜂窝板。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)绝热材料微观结构轻质、疏松多孔的，且孔隙最好不连通，可为松散颗粒或纤维状聚苯乙烯泡沫夹心板内墙喷涂聚胺酯泡

16、沫层土木工程材料(2.2近代土木工程材料)吸声隔音材料 吸声材料着眼于声源一侧反射声能的大小，对入射声能的衰减吸收，吸声能力即吸声系数用小数表示。常用吸声材料分为无机、有机、多孔和纤维材料四种。 隔声材料着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，是透射声能衰减到入射声能的比例，隔音量用分贝表示。隔声材料分为隔绝空气声和隔绝固体声两种。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)高架路隔声板矿棉吸声板穿孔FC板阻燃轻质吸声材料多孔、疏松、透气土木工程材料(2.2近代土木工程材料)装饰材料 集材料、工艺、造型设计、色彩、美学于一身的材料，不仅要求具有装饰功能、保护功能及其他特殊功能，还同时要满足不同的使用要

17、求（绝热、防火、隔音）以及保护主体结构，延长建筑寿命，对人体无害。 按装饰部位可以分为：外墙、内墙、地面和吊顶装饰材料。土木工程材料(2.2近代土木工程材料)地面装修室内涂料外墙涂料装修吊顶装修土木工程材料(2.2近代土木工程材料)新型复合板材 在传统板材基础上产生的新一代材料；是一种复合材料，可以是有机和无机材料、金属和非金属材料以及同类材料之间的复合；使得土木材料的品种和功能更加多样化。土木工程材料(2.2近代土木工程材料) 泰柏板有良好的保温功能，隔声性能好，抗冻性能好，抗振能力强和建造能耗低等优点。阻燃聚苯板为板芯“之”形连接钢丝钢丝网泡沫塑料层内外侧为砂浆抹面土木工程材料(2.2近代

18、土木工程材料) 彩钢夹心板材以硬质泡沫塑料或结构岩棉为芯材，在两侧粘上彩色压型镀锌钢板，外露的彩色钢板表面涂以高级彩色塑料涂层。950型岩棉夹芯复合板960型瓦楞聚笨复合板V125型瓦楞聚笨复合板土木工程材料(2.2近代土木工程材料)为什么发展绿色建筑 按人均计算，我国属于贫资源国，煤炭、石油、天然气、可耕地、水资源和森林资源的人均拥有量仅为世界平均值的1/2、1/9、1/23、1/3、1/4、1/6。 我国水泥产量已连续近19年居世界第一，目前占世界总产量的50%左右；2004年水泥产量已达约9.4亿吨；2005年全国混凝土用量21亿立方米，2010年将达到25亿立方米。 土木工程材料(2.

19、2近代土木工程材料)为什么发展绿色建筑 我国至今仍有砖瓦企业约8万家，占地500多万亩，每年烧砖7000多亿块标准砖，取土14亿立方米，相当于毁坏土地100多万亩。 2004年全国袋装水泥6.4亿吨计算，消耗包装牛皮纸相当于10个大兴安岭一年的木材采伐量。因包装袋内残留水泥一项，全国每年要损失近2000万吨水泥，价值50多亿元。 建材工业是对天然资源和能源资源消耗最高、破坏土地最多、对大气污染最为严重的行业之一，是对不可再生资源依存度非常高的行业。 土木工程材料(2.2近代土木工程材料)绿色建材 1988年日本学者首次提出绿色材料的概念。 1992年，学术界明确提出绿色材料定义：在材料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷最小和有利于人类健康的材料。土木工程材料(