第2章 土木工程材料

第二章土木工程材料

2.1土木工程材料的一般性质一、土木工程材料的分类1、按材料组成：

2.1土木工程材料的一般性质

第二章土木工程材料非金属材料

材料分类无机材料金属材料有机材料有色金属黑色金属砂、石、砖、瓦、水泥、石灰、混凝土、砂浆、无机纤维、玻璃木材、沥青、油漆、有机纤维、塑料生铁、铸铁、碳素钢、合金钢铝、铅、铜、锌、锡等及其合金2、按材料的作用：

2.1土木工程材料的一般性质

第二章土木工程材料

土木工程材料承重材料围护材料胶结材料装饰材料承受各种作用力，主要有：钢材、混凝土、木材、石材、砖、砌块等。保持空间和通道使用功能，主要有：砖、砌块、轻质混凝土、保温材料等。创造优美和舒适环境，主要有：石材、玻璃、油漆、木材、墙地面饰面材料等。水泥、石灰、石膏、沥青二、土木工程材料的性质

2.1土木工程材料的一般性质

第二章土木工程材料

材料性质物理性质力学性质密度、含水率、吸水性、透水性、导热性、耐火性、收缩膨胀等。耐久性强度、变形、弹性、塑性、韧性等。衡量材料在长期使用条件下的安全性能的一项综合指标,包括抗冻性,抗风化性,抗老化性,耐化学腐蚀性等2.2主要土木工程材料简介早期土木工程材料:主要有砖、瓦、石、砂、灰、木材等。砖：砌筑材料，广泛应用；粘土砖毁田取土量大、能耗高、砖自重大，施工生产中劳动强度高、工效低。取代粘土砖措施：煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖等。瓦：屋面材料；分粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、玻璃钢瓦。石：有很高的抗压强度，良好的耐磨性和耐久性。（简提石材开采）砂：砂为混凝土中的细骨料，粗骨料为石子。混凝土的组成：石子＋砂＋水泥＋水＋添加剂。2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料灰：指石灰和石膏，为胶凝材料：从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他材料而具有一定强度的物质。石灰：原材料为石灰石。石灰石的主要成份是碳酸钙，将石灰石煅烧，碳酸钙将分解成为生石灰（氧化钙），生石灰加水，使之形成消石灰（氢氧化钙），称为“熟化”，形成石灰膏。石膏：建筑石膏的原料主要为含硫酸钙的天然石膏（又称生石膏）.中国471.5亿吨，世界之首（山东占65%)。用于室内抹面、粉刷。可制成各种石膏制品：石膏板木材：有轻质、高强、易于加工，较好的弹性和韧性，导热和导电性能低，木纹美丽，装饰性好等优点。缺点：各向异性，易吸湿、吸水，湿胀、干缩变形，易燃、易腐。（后面还要讲）2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料近代土木工程材料:一、钢材1、材料：结构工程中所用的钢材的主要成分是铁（Fe,约占99%)和少量的碳(C）。当碳的含量不超过0.22%时称为低碳钢。若含有少量锰(Mn),硅(Si),钒(V)等元素,就成为低合金钢。2、种类：型钢、板材、管材和线材。型钢、板材、管材可通过焊接、铆接、螺栓连接的方式组合，做成钢结构。线材主要指钢筋、钢丝和钢绞线，主要用于钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土结构。2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料型材主要有角钢、工字钢、槽钢、方钢、吊车轨道、金属门窗、钢板桩型钢等。槽钢钢管角钢工字钢H型钢2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料型钢与钢结构2.2主要土木工程材料简介

二章土木工程材料钢结构厂房与连接节点2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料彩色压型钢板2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料光面钢筋螺纹钢筋预应力钢丝2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料预应力钢绞线及锚具。OVM15、OVM13张拉端锚具

2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料钢筋的邦扎与连接2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料预应力混凝土楼板施工图片3、钢材特点：材料均质，强度高，塑性好，便于加工和安装，耐火性差，易于锈蚀，维护费用高。2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料二、混凝土1、材料：是一种由水泥、水、粗骨料（石子）、细骨料（砂）按一定比例掺和而成的“人工石材”。常简写为“砼”。2、种类：按强度分为普通强度混凝土（C50以下）和高强度混凝土（C50及以上）。按组成成分及性能特点可分为：普通混凝土、轻骨料混凝土、加气混凝土、耐酸（碱）混凝土、耐热混凝土等。2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料3、混凝土外加剂：在混凝土拌和物中掺入不超过水泥重量的5%、且能使混凝土按要求改变性质的物质称为混凝土外加剂。如：减水剂、引气剂、早强剂、缓凝剂、速凝剂、抗冻剂、着色剂、脱模剂等。

4、特点：可模性、耐久性、耐火性、整体性都很好，易于就地取材，价格较低，抗压强度比砖、石、木等都高；但其自重较大，抗拉强度低，施工比较复杂，工序多，工期长，抗拉强度低，易产生裂缝。2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料水泥的定义水泥是粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其它材料胶结成整，并形成坚硬石材的材料。注意：前面提到的灰（石灰和石膏）是气硬性胶凝材料，只能在空气中硬化。水泥的分类详见29－31页。袋装水泥水泥一般分普通硅酸盐水泥、掺混合材料的硅酸盐水泥和特殊水泥。普通硅酸盐水泥：由石灰石、粘土、铁矿粉按比例磨细混合，这时候的混合物叫生料。然后进行煅烧，一般温度在1450度左右，煅烧后的产物叫熟料。然后将熟料和石膏一起磨细，按比例混合，才称之为水泥。掺混合材料的硅酸盐水泥是在普通硅酸盐水泥里按比例和一定的加工程序加入其他物质以达到特殊效果，如矿渣水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等等。这些水泥的原料就比原来的普通硅酸盐水泥要多一些活性混合材料或非活性混合材料。特殊水泥在材料阶段和制作工艺上有些不同，如高铝水泥(铝酸盐水泥)的材料是铝矾土、石灰石经过煅烧得到熟料，然后磨细成为铝酸盐水泥的。其他有一些特性水泥用途较小，如白色水泥，主要用于装饰工程，材料是纯高岭土、纯石英砂、纯石灰石，在合适的温度煅烧成熟料。

2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料混凝土的运输和浇筑2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料支模、浇筑、振捣、养护、成型三、木材1、材料：建筑中的木材主要取自树木的树干。常用的树种是针叶树，如松木、杉木等。2、种类：工程中常用的木料有圆木、方木、条木、板材等。

3、特点：自重轻，制作容易，造价便宜，施工快，但存在易燃、易腐蚀和结构变形大等缺点。2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料分树皮、木质部和髓心三部分

木材主要使用木质部分木材顺纹强度

(作用力方向与纤维方向平行)

>>木材横纹强度

(作用力方向与纤维方向垂直）影响木材强度的主要因素

含水率(一般含水率高，强度降低)

温度(温度高，强度降低)

荷载作用时间(持续荷载时间长，强度下降)

木材缺陷(木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等)

木

材工程木材分为原木+锯材+人造板材

原木：已经除去皮(也有不去皮的)，根、树梢而未加工成规定材品的木材

锯材：已经加工锯成一定尺寸的木料板材(宽度为厚度的三倍或三倍以上)

方材

人造板材：由木材或含有一定纤维量的其他作物原料，用一般物理和化学方法加工而成比天然木材板面宽，表面平整光洁，无节子，不翘曲开裂，经加工处理可有防水、防火、防腐、防酸性能常用人造板材：胶合板，纤维板，刨花板、木丝板、木屑板木

材2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料木结构建筑在北欧和北美地区应用广泛。2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料大跨木结构屋盖四、砌体1、材料：由石材、粘土、混凝土、工业废料等材料做成的块材。

2、种类：石砌体、砖砌体、中小混凝土块砌体等。3、特点：易于就地取材、价格低、施工简便、隔热保温及耐火性耐久性好，但强度低、自重一般较大，且粘土砖与农田争地，应限制使用。2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料砖分为实心砖和空心砖，空心砖有分为承重和非承重两种2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料混凝土砌块与砖相比具有质量轻、施工速度快、可利用工业及矿物废料等优点，目前应用广泛。五、其他材料除以上常用主要材料外，玻璃、塑料、纤维等材料也得到了较好的应用，新材料的出现和应用推动了土木工程的不断发展。2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料玻璃纤维、碳纤维材料在工程加固领域应用广泛。2.2主要土木工程材料简介

第二章土木工程材料玻璃丝增强塑料薄膜等材料广泛应用于膜结构建筑中，图为世界上最高的膜结构建筑阿联酋迪拜酒店。

为满足工程对材料多种性能的要求，利用复合材料是必然趋势

一、钢丝网水泥类夹芯复合板材

芯材+两侧钢丝网+两侧抹面聚氨酯、聚苯乙烯、脲醛树脂等泡沫塑料水泥砂浆或其他饰面

轻质岩棉或玻璃棉等夹材

间以斜穿芯材的之字形钢丝相互连接

保温、隔热、轻质施工中具有木结构的灵活性

泰柏板的保温、隔声、抗冻融性好抗震能力强和建造能耗低适当加筋有一定的承载力

屋面板、墙板、各种保温板材※、新型复合材料

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，其中外露的彩色钢板表面涂以高级彩色塑料涂层(增加耐久性和抗腐蚀能力）

重量轻，易安装、易移动、导热系数抵，能精确加工，结构合理，隔音和连接密封好，防潮、防水、防结露和装饰效果好。结构岩棉芯材耐火性能良好

大型公共建筑的墙体、原有楼房加层、各种厂房和办公房的墙体和屋面※、彩钢夹芯板材

环境保护和可持续发展的需要新型建筑材料的作用越来越重要，为保证工程的优良使用功能，避免新型建材发展造成新的环境损害，源源不断地提供材料

——战略方针是“可持续发展”

1992年6月联合国里约热内卢世界各国首脑会议上确认1988年第一届国际材料科学研究会首次提出“绿色材料”概念

“绿色建材”的发展原则和目标：依据循环再生、协调共生、持续自然的原则，尽量减少自然资源消耗，尽量再生利用和净化废弃物，保护生态环境，确保人类社会的可持续发展※、绿色建材(生态建材)“绿色建材”含义：

采用清洁的生产技术无毒少用天然资源无污染多用工业或城市固体废弃物无放射性（和农植物秸秆）有利于环保有利于人体健康生产过程