叶志明土木工程(第4版)2土木工程材料(mxy)

1、土木工程概论土木工程概论第二章 土木工程材料本章内容本章内容2.1 土木工程材料与工程结构的关系2.2 土木工程材料的主要属性、特点2.3 日新月异的土木工程材料土木工程材料土木工程材料任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等）都是用材料按一定的要求港口、码头、矿井、隧道等）都是用材料按一定的要求打造成的，土木工程中所使用的各种材料都统称为土木打造成的，土木工程中所使用的各种材料都统称为土木工程材料。工程材料。长期以来人类一直在从事着土木工程材料的各类长期以来人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。几乎

2、世界上的各种材研究工作，并不断开发新的材料。几乎世界上的各种材料都可用作土木工程材料料都可用作土木工程材料。2.1材料与工程结构的关系材料的选择与土木工程设计方案、施工方案、工材料的选择与土木工程设计方案、施工方案、工程经济性及使用性能密切相关。程经济性及使用性能密切相关。材料对工程造价、结构形式、工程寿命有决定性材料对工程造价、结构形式、工程寿命有决定性影响。影响。 材料的材料的品种品种很多，一般分为很多，一般分为金属材料和非金属材料金属材料和非金属材料两两大类。金属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属；而大类。金属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属；而非金属材料，按其化学成分，则有无机（

3、矿物质）与有机非金属材料，按其化学成分，则有无机（矿物质）与有机之别。之别。 材料也可按材料也可按功能功能分类，一般分为分类，一般分为结构材料结构材料（承受荷载作（承受荷载作用的材料，如基础、柱、梁所用的材料）和用的材料，如基础、柱、梁所用的材料）和功能材料功能材料（具（具有其它功能的材料，如起围护作用的材料；起有其它功能的材料，如起围护作用的材料；起防水作用防水作用的的材料；起材料；起隔热隔热作用的材料；起作用的材料；起抗腐抗腐作用的材料等）。作用的材料等）。 材料还可按材料还可按用途用途分类，如建筑结构材料；桥梁结构材料；分类，如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结构材料；路面结构材料；建筑

4、墙体材料；建筑装饰水工结构材料；路面结构材料；建筑墙体材料；建筑装饰材料；建筑防水材料；建筑保温材料等。材料；建筑防水材料；建筑保温材料等。2.2材料的主要属性、特点2.2.1 砖、瓦、石砖的分类：标准砖多孔砖砌块2.1.1 砖原料容易取得原料容易取得生产工艺简单生产工艺简单价格低，体积小，便于组合价格低，体积小，便于组合使用期长使用期长质感柔和，使人易于接近质感柔和，使人易于接近传统实心粘土砖优点：传统实心粘土砖优点： 毁田取土量大毁田取土量大 耗能高耗能高 砖自重大砖自重大 施工劳动强度高、功施工劳动强度高、功效低效低缺点：缺点：对策：推广利用工业废料制砖或生产空心砖对策：推广利用工业废料

5、制砖或生产空心砖 减少环境污染，保护大片粮田，节减少环境污染，保护大片粮田，节 约大量燃料煤约大量燃料煤轻质、高强度、空轻质、高强度、空心、大块心、大块砖的分类按照生产工艺 烧结砖 非烧结砖按有无孔洞 实心砖 空心砖 多孔砖按所用原材料粘土砖 页岩砖 煤矸石砖 粉煤灰砖 炉渣砖 灰砂砖实心砖 空心砖 多孔转粉煤灰煤矸石非烧结砖 利用不适合种田的利用不适合种田的山泥、废土、砂山泥、废土、砂等，加等，加入少量入少量水泥或石灰水泥或石灰作固结剂及微量外加剂和作固结剂及微量外加剂和适量水混合搅拌压制成型，自然养护或蒸养适量水混合搅拌压制成型，自然养护或蒸养一定时间即成一定时间即成减少了土地毁坏，节约能

6、源，环保，变废为减少了土地毁坏，节约能源，环保，变废为宝宝视频路面砖装饰砖瓦是屋面材料。瓦是屋面材料。瓦屋面材料屋面材料按成分分类：按成分分类：粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦。沥青瓦。按形状分类：平瓦、波形瓦。按形状分类：平瓦、波形瓦。等级划分：优等品、一等品、合格品等级划分：优等品、一等品、合格品2.1.3 石 凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，统称为天然石材。石的种类：1、毛石2、料石3、饰面石材4、色石渣 石子2.1.3 石抗压强度高抗压强度高耐磨性好耐磨性好耐水性好耐水性好耐久

7、性好耐久性好就地取材就地取材生产成本低生产成本低加工后具有良好的装饰性加工后具有良好的装饰性优点优点:石的种类1.1.毛石毛石也称片石，使采石也称片石，使采石场由爆破直接获场由爆破直接获得的形状不规则得的形状不规则的石块的石块用途：砌筑基础、用途：砌筑基础、堤堤 坝、挡土墙、坝、挡土墙、毛石混凝土的骨毛石混凝土的骨料料2.2.料石料石 人工或机械开采出的人工或机械开采出的较规则的六面体石块，较规则的六面体石块，再略经凿琢而成再略经凿琢而成3.3.饰面石材饰面石材分类：花岗岩、大理分类：花岗岩、大理石石用途：装饰石材，用用途：装饰石材，用于内外墙、柱面、于内外墙、柱面、地面、栏杆、台阶地面、栏杆

8、、台阶等处的装修等处的装修. .石子石子 多用于混凝土的粗骨料，路桥工程、多用于混凝土的粗骨料，路桥工程、铁道工程的路基道渣。铁道工程的路基道渣。分类：碎石分类：碎石天然石经破碎筛分得到，天然石经破碎筛分得到， 粒径粒径5mm5mm 卵石卵石自然作用形成，自然作用形成，粒径粒径 5mm5mm砂砂一般分为：天然砂一般分为：天然砂和人工砂。砂和人工砂。砂的粗细程度是指不同砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的平粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。通常有粗砂、均粗细程度。通常有粗砂、中砂、细砂之分。中砂、细砂之分。黄砂辽代山西应县木塔辽代山西应县木塔2.2.2 木材木材的优点：n轻质高强轻质高强

9、n易于加工（锯、刨、钻等）易于加工（锯、刨、钻等）n高强的弹性和韧性高强的弹性和韧性n能承受冲击和振动作用能承受冲击和振动作用n导电和导热性能低导电和导热性能低n木纹美丽，装饰性能好木纹美丽，装饰性能好构造不均匀，各向异性构造不均匀，各向异性以吸湿、吸水，从而产生较大的湿涨、干以吸湿、吸水，从而产生较大的湿涨、干缩变形缩变形易燃、易腐易燃、易腐u缺点：缺点：抗压抗 拉抗弯抗剪顺纹横纹顺纹横纹顺纹横纹11/101/323 1/201/31.52 1/71/3 1/21木材各种强度的关系木材各种强度的关系2.2.3 混凝土一、一、混凝土混凝土 简写砼，是当代最主要的土木工程材料之一。简写砼，是当代

10、最主要的土木工程材料之一。混凝混凝土是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振土是由胶结材料，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。捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。 二、发展历史二、发展历史 18241824年年AspdinAspdin发明了波特兰水发明了波特兰水泥（硅酸盐水泥），以水泥作为胶泥（硅酸盐水泥），以水泥作为胶凝材料的混凝土开始问世凝材料的混凝土开始问世 18501850年钢筋混凝土问世年钢筋混凝土问世 19281928年预应力混凝土问世年预应力混凝土问世混凝土运输车2.2.3 混凝土1 1、普通混凝土、普通混凝土 由水泥、粗骨料（碎石

11、或卵石）、细骨由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、细骨料（砂）和水拌合，经硬化而成的一种料（砂）和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。人造石材。三、混凝土的种类三、混凝土的种类2.2.3 混凝土2.2.3 混凝土2 2、特种混凝土、特种混凝土(1) (1) 轻集料混凝土（轻质砼、轻骨料砼）、轻集料混凝土（轻质砼、轻骨料砼）、(2) (2) 纤维增强混凝土（简称纤维增强混凝土（简称FRCFRC） (3) (3) 聚合物混凝土聚合物混凝土 (4) (4) 道路混凝土（碾压砼）道路混凝土（碾压砼） (5) (5) 自密实混凝土自密实混凝土 2.2.3钢材一、钢材的分类一、钢材的分类 建筑钢材的产品种类一般分

12、为型材、板材、管材建筑钢材的产品种类一般分为型材、板材、管材和金属制品四类。和金属制品四类。2.2.1 2.2.1 钢材钢材1 1、型材、型材 主要有角钢、工字钢、槽钢、方钢、吊车轨道、金主要有角钢、工字钢、槽钢、方钢、吊车轨道、金属门窗、钢板桩型钢等。属门窗、钢板桩型钢等。槽钢钢管角钢工字钢H型钢2.2.1 2.2.1 钢材钢材2 2、板材、板材主要指钢结构用钢，建筑结构中主要采用中厚板与薄板。3 3、管材、管材主要用于桁架、塔桅等钢结构中。4 4、金属制品、金属制品土木工程中主要使用的产品有钢丝、钢丝绳以及预应力钢丝及钢绞线。二、土木工程用钢材二、土木工程用钢材土木工程钢材可划分为钢结构用

13、材和钢筋混凝土用材两大类。1、钢结构用钢材、钢结构用钢材我国钢结构用钢材的钢类主要有普通碳素结构钢和低合金结构钢。主要有Q235(A3钢)、Q315(16Mn钢)轻钢厂房2.2.3 2.2.3 钢材钢材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。钢筋等级：一级钢二级钢三级钢四级钢二级钢一级钢2.2.3 2.2.3 钢材钢材钢筋2.2.3 2.2.3 钢材钢材2.2.5 沥青、沥青制品与其他防水材料 天然沥青天然沥青 改性沥青改性沥青 沥青复合胎柔性防水卷材2.3 日系月异的土木工程材料一、往轻质高强方向发展 混凝土：混凝土：C10 C25 C60 C80 C100

14、C200轻骨料轻骨料（陶粒、浮石等）混凝土和（陶粒、浮石等）混凝土和多孔多孔（主要（主要是加气）混凝土得到迅速发展，其重度为是加气）混凝土得到迅速发展，其重度为1418KN/m3 预应力混凝土预应力混凝土二、往绿色环保方向发展三、智能工程材料的研发四、工程材料生产建工的工业化与产品化2.3 日系月异的土木工程材料二、往绿色环保方向发展 绿色材料是指在绿色材料是指在原料采取、产品制造、原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料使用或者再循环以及废料等环节中对等环节中对地球环境负荷最小和有利于人类健康地球环境负荷最小和有利于人类健康的材料。的材料。2.3 日系月异的土木工程材料三、智能工程材料的研