华南理工大学《土木工程材料》课件-土木工程材料概论

土木工程材料概论华南理工大学《土木工程材料》目录材料在土木工程中的地位和作用土木工程材料的定义与分类土木工程材料的历史新世纪蓬勃发展的土木工程材料土木工程材料面临的挑战土木工程实现可持续发展关键看材料★人类历史前进的里程碑石器时代---青铜器时代---铁器时代---

钢铁时代---电子时代★二十一世纪四大支柱产业

信息能源生物材料

材料是所有产业的物质基础一、材料在土木工程中的地位和作用土木工程材料的基本要求必须具有足够的强度，能够安全的承受设计载荷；材料的自身重量要以轻为宜，以减轻下部结构和地基的负荷；具有与环境相适应的耐久性，以减少维修费用；用于装饰的材料，应能美化建筑，产生一定的艺术效果；用于特殊部位的材料，应具有相应的特殊功能。土木工程材料在土木工程中的地位土木工程材料是土木工程的物质基础。土木工程材料直接影响工程造价。目前在我国，建筑材料占工程总造价的比例高达50-70%。促进土木工程工程技术进步和建筑业发展。新材料的出现，可以促进建筑形式的变化和结构设计、施工技术的革新。土木工程与材料的关系建筑设计结构设计设备(水暖电等)设计施工材料？？？？当前土木工程中专业之间关系现状

一个人当然不可能具备所有必要的知识，因此设计者可以简单地咨询材料专家，然而，除了少数特例外，大多数结构工程师对混凝土行为都缺乏必要的了解；材料专家又多是一些纯粹的科学家，对结构和施工的问题缺乏了解，结果他们不知道什么问题要回答，而设计人员也不知道要问些什么。

——（英）AdamNeville

???？板墙桥路土木工程师(设计、施工、材料、监理、管理)为什么要具备并不断更新混凝土材料的知识？科学与工程科学是认识、发现、研究的过程Discovery回答的问题是“是什么”

“为什么”

“能不能”工程是运用规律，发明、创造人类所需要的东西（物质或精神），是改造世界、创造文明的过程Creation回答的问题是“做什么”

“怎么做”工程师的要求：不仅要有很强的分析能力，还要有广泛的知识和综合能力什么是学问

学问就是能眼前的道理、材料系统化、深刻化。更扼要地说“学贵能得要”，能得要才算学问。如何才是得要？就是自己在这一方面可以从许多东西中简而约之成为几个简单的要点，或只几个名词就够了。所以有学问的人没有觉得学问是复杂的。材料是工程的基础。不同材料有不同的设计理论和方法，以及不同的施工方法；设计和施工方法必须跟随材料的变更或更新而变更或更新。工程中的主要问题是如何处理使用材料时所遇到的各种相互矛盾的因素，最大限度地做到对立的统一，以实现“百年大计”。混凝土是今后相当长时期主要的、大宗的材料，人们对混凝土材料这种复杂多相体的认识仍在不断地发展。混凝土的应用不是混凝土材料学的应用而是混凝土工程学。在校期间所学的材料知识只是皮毛，造成知识的缺陷和局限性，只能机械地执行规范，不利于甚至阻碍技术的进步。混凝土是用最简单的工艺制造的最复杂的体系。──（英）AdamNeville结构——材料——施工的关系不同施工方法基础，决定作用要求不同工程结构不同构件不同材料混凝土技术是进行结构设计和施工的基本知识.──（英）AdamNeville要从系统的观念

考虑混凝土的耐久性使用环境工程结构混凝土水泥

打破专业与行业隔离的现状，是当代生产和科技发展的需要和必然。

今后，一生中只从事一种职业的人越来越少，……今天专家是高级人才的代称，未来各领域的顶尖人才将更多地表现为那些善于打通专业樊篱、学科壁垒的“通才”。──王宏甲《中国新教育风暴》

社会所需要者，通才为大，而专家次之，以无通才之专家临民，其结果不为新民（化民成俗），而为扰民。──梅贻琦通识教育之重要不仅在于拓宽知识面，更在于培养通识能力，这是比综合能力更高级的认识力。大成功首先得益于准确地认识和决策，再运用综合能力去实施才会取胜。──王宏甲《中国新教育风暴》

现代社会更需要学科和行业之间的交叉和宽广知识面的人才工程中的关系各方：建筑——结构——设备——施工业主——设计——材料——施工水泥——混凝土——结构关系的层次：合作：各自独立，协商解决结合：各自独立，互相了解和配合融合：互相渗透，主动参与一体：多专多能古埃及第一个金字塔是B.C.2630由当时第三王朝大臣英霍泰普(Inhotap)设计并主持建造的。他同时是建筑师和工程师成为巴黎的象征的艾菲尔铁塔(1889年)，其建筑、结构设计和施工主持人是承包过20年的钢结构设计与施工的法国工程师艾菲尔(G.Eiffel)。二、土木工程材料的定义与分类材料是什么？

材料是可以用来以社会、资源允许的方式，经济地制造有用器件的物质。狭义土木工程材料，是指直接构成土木工程实体的材料。按化学成分和原子结合键分类无机材料金属材料：黑色金属和有色金属非金属材料：胶凝材料、石材等有机材料植物材料：木材、竹材沥青材料：石油沥青、改性石油沥青高分子材料：树脂、橡胶等复合材料无机非金属与有机复合：玻璃钢金属与无机非金属复合：钢筋混凝土金属与有机的复合：彩钢夹心板按材料在建筑物或构筑物中的功能分类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、及其他用途的材料三、土木工程材料的历史1、远古时期穴居巢处2、石器时代挖土凿石为洞（古崖居）伐木搭竹为棚3、青砖汉瓦的时代同时代欧洲有古罗马建筑的辉煌4、欧洲工业革命带来的飞跃到十八世纪为止虽然人类经过了漫长的发展过程，但建筑材料无论在质上还是量上，都没有出现很大的飞跃。1760年开始的欧洲工业革命，改变了这一切，19世纪后工业生产的建筑材料取得了长足的进步，令人瞩目！而这中巨变的集中标志就是钢材、水泥、混凝土的发明与应用。中国最早的水泥生产与混凝土结构物被誉为“外滩第一楼”，建成于1906年汇丰银行大楼风雨中走过94年

土木工程材料不仅在性能和质量上而且在品种上蓬勃发展，新材料层出不穷，高分子材料、复合材料为代表的材料得到了快速发展。四、二十世纪的蓬勃发展五、土木工程材料面临的挑战混凝土结构耐久性是必须解决好的问题两代人，两座桥建筑技术的进步不断对材料提出新的要求人类不断拓展活动空间要求材料具有高性能

一期工程包括港区工程、东海大桥、芦潮港辅助配套工程三个部分投资130亿人民币

海洋工程上海洋山深水港码头——奠定上海国际航

运中心地位水利设施三峡工程

中国长江三峡工程开发总公司全部工程动态总投资为1800亿元人民币青藏铁路世界上最高的高原冻土隧道——风火山隧道位于海拔5010米的风火山上，全长1338米，轨面海拔标高4905米，全部位于永久性高原冻土层内，是目前世界上海拔最高、横跨冻土区最长的高原永久冻土隧道

青藏铁路世界上最长的高原冻土隧道——昆仑山隧道昆仑山隧道被列为青藏线头号控制工程设计采用了大量新技术、新材料、新工艺

青藏铁路线上最长的“以桥代路”工程——清水河特大桥

位于海拔4500多米的可可西里无人区，为解决高原冻土区施工难题和保护好自然保护区，采取了“以桥代路”的措施，青藏铁路总投资330.9亿元人民币六、土木工程实现可持续发展关键看材料

中国科学院编制出版的《中国至2050年先进材料科技发展路线图》将低能耗建筑材料作为建筑材料科技发展的重点进行规划。就我们这个行业而言混凝土要想实现低能耗技术的广泛开发和应用，借用廉老师的一句话：观念的转变比科学技术更重要。建筑业科学发展观首先是可持续发展老子在道德经中说：天地所以长且久者,以其不自生,故能长久。和宇宙万物协调发展与存在是我们唯一正确的选择。老子又说：天地不仁，以万物为邹狗。告戒我们应该体恤、敬重世间万物。

体现在建筑行业上就是要物尽其用以减轻对生态与资源的压力。就是要最大限度地延长建筑物的使用寿命。建筑物的质量不仅体现在早期安全性、经济性；更重要地是体现在长龄期安全服役。建筑业能否尽快走上可持续发展道路取决于绿色材料能否广泛开发并迅速为工程建造所接受。开发并形成绿色建材配套技术并使其成为主体建筑材料，是我们和你们这一代人的历史责任，也是我们巨大的机遇。以混凝土为例进行说明利用废弃资源加工混凝土骨料

据推算，全国现有尾矿的总量为100亿吨以上。铁矿尾矿尾矿的危害铁矿的砂石生产线用尾矿砂生产建筑砂用尾矿生产建筑用石七、土木工程材料的技术标准分类：在我国标准分为四级：国际标准、国家标准、行业标准、企业标准。表示方法：名称+部门代号+编码+基本年限例如：塑性改性沥青防水卷材（GB18243-2000）常见部门代号：GB国标；GB/T国家推荐标准；（非强制性）GBJ建筑工程国家标准；JGJ建工行业工程标准；JC建材标准；QB企业标准；ISO国际标准；ASTM美国材料试验标准。八、课程学习和关注的内容了解常用建筑材料的基本性质，能够正确地选择和使用材料。同一类不同品种的材料要了解它们的共性和个性。了解引起材料性质变化的外界和内在原因，掌握变化规律，采取怎样的应对措施。实验的重要性：学会常用的材料检验、评定方法；理解课程知识；培养科研能力；磨练科学态度。树立新的材料观念。

课程学习和关注的内容作为一个土木工程师，对于建筑材料至少要了解以下三个方面：1、材料在结构物中使用时呈现哪些性能？2、为什么材料具有这样的性能？3、材料的性能能否改变及其原因。

课程学习和关注的内容：学习方法抓住两条主线建筑材料品种繁多，内容看似散乱，但有两条主线将这些内容联系在一起纵向线横向线

课程学习和关注的内容：学习方法横向线把各章看似毫无关联的内容连接到一起。因为在一项现代工程中，通常需要大量的不同种类的材料来发挥它们各自的特性，从而满足工程不同部位、不同功能的要求，形成一个完整的建筑物。横向线2026/10/