土木工程中的材料

第3章土木工程中的材料3.1.土木工程所用材料的一般性质1.材料在土木工程中的作用◎保持工程的质量◎影响工程的造价◎促进工程技术的发展2.材料要求◎一般要求：坚固、耐久◎特殊要求：耐火、防水、耐磨、隔热、绝缘、抗冲击、抗核辐射等。3.土木工程材料的性质◎物理性质：容积密度、密度、含水率、导热性等。◎力学性质强度、变形、弹性、塑性、韧性等、◎耐久性质：日光暴晒、大气、水、和化学介质侵蚀、温湿度变化、冻融循环等。4.土木工程材料分类◎按其自身组织的不同分为（见下表）◎按材料在土木工程设施中所起的作用和功能分为承重材料：钢材、混凝土、木材、多种块材等。围护材料：粘土砖瓦、轻质混凝土等。装饰材料：玻璃、油漆、墙地面饰面材料等。胶结材料：水泥、石灰、石膏、沥青等。

非金属材料无机材料天然石材（砂、石）陶质材料（砖、瓦、陶瓷）胶结材料（石膏、石灰、水泥、水玻璃等）混凝土、砂浆未焙烧人造石材（硅酸盐和水泥制品）隔热材料（无机材料）玻璃及其制品（玻璃纤维）有机材料木材、竹材胶结材料（沥青等）隔热材料（有机纤维）油漆塑料金属材料黑色金属生铁、铸铁碳钢、合金钢有色金属铝、铜、铅、锌、锡等及其合金3.2主要工程材料的介绍3.2.1传统土木工程材料：砖、瓦、石、灰、木材。3.2.2近代土木工程材料◎钢材1.按化学成分分类低碳钢：主要成分是（铁约占99％）和少量的碳（>0.22％）低合金钢：还含少量锰、硅、钒等元素。2.优点：材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装3.缺点：耐火性差，易于锈蚀，维护费用较高。4.常用的钢材类型：型材、板材、管材和线材四类。

钢材的连接方式：线材（钢筋、钢丝等）在工程中的应用大梁中的钢筋接头土木工程中，钢材主要用于建筑结构构件，如钢筋混凝土构件，钢构件、钢屋架等。◎混凝土1.组成：是由水泥作胶凝材料，以砂、石子作骨料与水按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而成。2.强度等级：一般为C20-C40，甚至可达，强度由试验测得（见下图）3.优点是：可模性、耐久性、耐火性、整体性都好，易于就地取材，价格较低，强度比砖、石材都高，能与钢筋粘结做成各种强度高的钢筋砼结构；4.缺点是：自重较大、施工复杂、工序多、工期长、易产生裂缝。5.混凝土的性质：包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。6.类型：一般分为水泥混凝土、轻混凝土、沥青混凝土特殊混凝土：聚合物砼、纤维砼、防水（耐火、防辐射）砼、预应力砼、碾压砼等。砼抗拉强度低，与钢筋粘结组成钢筋砼结构。

和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标，包括流动性（稠度）、粘聚性和保水性三个主要方面。

强度是混凝土硬化后的主要力学性能，反映混凝土抵抗荷载的量化能力。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。其中以抗压强度最大，抗拉强度最小。

混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。

混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。

◎砌体1.组成：是由石材、粘土、混凝土、工业废料等材料做成的块材，和水泥、石灰膏等胶凝材料与砂、水混合成的砂浆，叠合粘结而成的复合材料。2.类型：石砌体、实（空）砖砌体、中小混凝土块砌体、硅酸盐块砌体等。3.优点：易于就地取材，价格低廉，施工简便，隔热保温性以及耐火耐久性好；4.缺点：强度低，因强度低，导致结构笨重，施工劳动量大，工程质量问题多。实心粘土砖与农争田，破坏生态，应限制、废止使用。提倡节能环保材料。砖是一种常用的砌筑材料，粘土砖有防火、隔热、隔声、吸潮等优点，广泛应用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。砖按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖。◎木材1.优点：结构自重轻、制作容易，架设简便，工期快，造价便宜等。2.缺点：易燃、易腐朽，结构变形较大。3.树种分为：针叶树：材质较软，如松木、杉木等。阔叶树：材质较硬，硬木。4.常用的木材有圆木（直径120mm以上）、方木（截面方形，边长100-250mm）、条木（宽度不大于厚度的2倍）、板材（宽度大于厚度的2倍；厚35mm以下为薄板）、木质人造板、胶合板。5.木材属于各向异性材料，要注意顺纹和横纹方向的强度差异很大。◎四种常用材料综合评价钢材应用是发展方向木材应用要限制砌体普遍建造中小型房屋混凝土广泛应用组合结构，将得较快发展。

3.3.3现代土木工程材料沥青和沥青制品玻璃陶瓷制品塑料和塑料制品绝热材料吸声材料装饰材料新型复合板材◎绿色建筑材料（环保、健康、安全、节能）