土木工程材料（第三版）课件 第1章 绪论

土木工程材料

绪论

学习本课程的主要目的：了解常用土木工程材料的基本知识、基本性能，学会如何选择与使用材料。掌握土木工程材料有关知识的重要性：合理选用材料，材尽其能，保证工程安全、实用、耐久并降低造价等

关于实验课关于考试什么叫土木工程?土木工程(CivilEngineering)泛指建筑工程(ConstructionalEngineering)、道路桥梁工程(Road&BridgeEngineering)、水利工程(irrigationWorks)等建设性工程。什么叫土木工程材料？土木工程中所使用的各种材料及制品，都统称为土木工程材料（也称为建筑材料）（按用途和应用领域来划分的）(ConstructionMaterials,BuildingMaterials)。

材料与土木工程的关系（材料在土木工程中的作用）材料是土木工程的重要物质基础。在土木工程中，材料费用一般要占工程造价的50%-70%。在材料的选择、生产、储运、保管、使用和检验评定的各个环节中，任何环节的失误都可能造成工程质量缺陷，甚至是重大的质量事故。

土木工程材料的发展历史天然材料（远古时期）→砖、瓦（5000-3000年B.C.）→石灰、石膏（2500-1000年B.C.）→玻璃、青铜（2000年B.C.）→铁（1400年B.C.）→钢材、水泥、混凝土等（18世纪以来）→化学建材、新型功能材料、新型建筑装饰材料（20世纪以来）→智能建材（未来……）材料的不断发展推动了社会物质文明的发展水泥混凝土强度发展历程年代强度等级20世纪50年代C2020世纪60年代C3020世纪70-80年代C6020世纪90年代C80本世纪C90、C100、C115各时期最高建筑的高度年份大厦名称层数高度(m)备注1870纽约公正大厦7约251885芝加哥家庭保险大厦—551902纽约大都会保险大厦—871913纽约伍尔沃斯大厦—2411930纽约克莱斯勒大厦773191931纽约帝国大厦1023811973纽约世界贸易中心1104179.11被毁1974芝加哥西尔斯大厦1094421997马来西亚吉隆坡石油大厦884502003中国台北金融大厦101508含天线2007上海环球金融中心1014922010韩国仁川大厦1516102009阿联酋比斯迪拜大厦160828——日本空中城市----1000设想——上海仿生大厦3001250设想——日本X-SEED400----4000设想东西塔金字塔雅典卫城角斗场比萨斜塔喜马拉雅山雪巴族人的小屋长城泰姬陵埃菲尔铁塔巴黎圣母院纽约帝国大厦世贸中心东方明珠台北101大厦

迪拜塔中央电视台主楼

一号塔楼51层，

二号塔楼44层，

总建筑面积约为

38万平方米，

高159m。

工程采用了世界

罕见的大悬臂结构，最大悬臂长

度达75.165m，

悬臂结构平均高

度56米，施工难度极大。

鸟巢都江堰水利工程二滩水电站三峡大坝修建中的三峡工程重庆鹅公岩大桥重庆李家沱大桥重庆朝天门大桥菜园坝大桥

重大工程事故掠影！！！2012.8.24哈尔滨阳明滩大桥引桥垮塌1999年1月4日重庆市綦江县城区一座步行桥（彩虹桥）突然整体垮塌，共造成40人死亡。垮塌原因——工程质量问题土木工程对材料的基本要求①必须具备足够的强度(strength)，能够安全地承受设计荷载；②轻质(lightweight)。材料自身的质量以轻为宜(即表观密度较小)，以减轻下部结构和地基的负荷；③具有与使用环境相适应的耐久性(durability)，以减少维修费用；④美观(beautiful)。用于装饰的材料，应能美化建筑，产生一定的艺术效果；⑤多功能(multi-function)。用于特殊部位的材料，应具有相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水，楼板和内墙材料能隔声等。土木工程材料的分类按化学成分分类按材料在建筑物或构筑物中的功能分类按材料的使用部位分类按化学成分分类土木工程材料无机材料金属材料非金属材料黑色金属：钢、铁、不锈钢等有色金属：铝、铜等及其合金天然石材：砂、石及石材制品等烧土制品：砖、瓦、玻璃等胶凝材料：石灰、石膏、水泥、水玻璃等混凝土及硅酸盐制品：混凝土、砂浆及硅酸盐制品有机材料植物材料：木材、竹材等沥青材料：石油沥青、煤沥青、沥青制品高分子材料：塑料、涂料、胶粘剂等复合材料无机非金属材料与有机材料复合：玻璃钢、聚合物混凝土、沥青混合料等金属材料与无机非金属材料复合：钢纤维混凝土等金属材料与有机材料复合：轻质金属夹芯板无机非金属材料的定义无机非金属材料几乎包括了除金属材料、高分子材料之外的所有材料，主要有陶器、瓷器、砖、瓦、玻璃、搪瓷、胶凝材料（水泥、石灰和石膏等）、混凝土、耐火材料和天然矿物材料等传统材料以及氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、复合陶瓷、微晶玻璃、光纤玻璃、MDF水泥、纤维增强混凝土等新型材料。无机非金属材料的特点①比金属的晶体结构复杂；②没有自由电子（金属的自由电子密度高）；③具有比金属键稳定的共价键、离子键和混合键；④结晶化合物的熔点比许多金属和有机高分子高；⑤硬度高，抗化学腐蚀能力强；⑥绝大多数是绝缘体，高温导电能力比金属低；⑦光学性能优良，制成薄膜时大多是透明的；⑧一般比金属的导热性低；⑨在大多数情况下观察不到变形。金属材料：黑色金属、有色金属

金属材料的特点：（1）结合键为金属键；（2）熔点高；（3）具有金属光泽；（4）延性好、可加工性好；（5）强度高、韧性好；（6）导热导电性好；（7）易被氧化。有机高分子材料：按使用性质：橡胶、塑料、涂料、纤维等；按主链结构：碳链、杂链、元素高聚物等；按热学性质：热塑性、热固性、热稳定性等。高分子材料基本性质：（1）结合键主要是共价键，部分为范氏力；（2）分子量大，无明显熔点；（3）有玻璃态、高弹态、粘流态，强度较高；（4）质量轻；（5）绝缘性好；（6）化学稳定性相对较好；（7）耐高温性能差按材料在建筑物或构筑物中的功能分类

承重材料、非承重材料、保温隔热材料、吸声隔声材料、防水材料、装饰材料按材料的使用部位分类

结构材料、墙体材料、屋面材料、地面材料、饰面材料及其他用途的材料土木工程材料的特点用量大：2011年中国水泥产量达20.6亿吨商品混凝土总产量达到了14.2亿立方米

种类多：100多类，2000多种使用年限长：50年，100年，永久土木工程材料的发展趋向①高性能(highperformance)。轻质、高强、高耐久性、优异装饰性和多功能复合。②可持续(sustainablegrowth)。节约资源(resourcesaving)。充分利用地方材料，尽量少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物作为生产土木工程材料的资源，以及保护自然资源和维护生态环境的平衡。节约能源(energysaving)。采用低能耗、无环境污染的生产技术，优先开发、生产低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的节能型材料。健康(healthy)。材料生产中不得使用有损人体健康的添加剂和颜料，如甲醛、铅、镉、铬及其化合物等。同时要开发对人体健康有益的材料功能，如抗菌、灭菌、除臭、除霉、防火、调温、消磁、防辐射、抗静电等。环保(environmentalprotection)。产品可再生循环和回收利用