土木工程(专业)概论（第4版）课件：土木工程中的材料

土木工程中的材料

1土木工程材料的一般性质

土木工程材料是指直接构成土木工程实体的材料：石灰、水泥、混凝土、刚材、防水材墙体与屋面材料、装饰材料等。

1土木工程中的材料

2土木工程中所用材料的重要性质物理性质力学性质耐久性质3土木工程中的材料

土木工程材料分类（化学成分）无机材料有机材料复合材料非金属材料金属材料植物质材料沥青材料高分子材料金属-非金属材料无机非金属-有机材料

4土木工程中的材料

土木工程材料分类（功能）承重结构材料

非承重结构材料

功能材料

5土木工程中的材料

早期土木工程材料

砖、瓦、砂、土、灰、木材

“秦砖汉瓦”

粘土砖（240*115*53）炉渣砖

6土木工程中的材料

早期土木工程材料

空心砖灰沙砖

7土木工程中的材料

早期土木工程材料

“秦砖汉瓦”

粘土瓦水泥瓦

8土木工程中的材料

早期土木工程材料

“秦砖汉瓦”

玻璃瓦沥青瓦

9土木工程中的材料

早期土木工程材料

“石材”

花岗岩条石土木工程中的材料

24种主要工程材料简介

（1）钢材常用钢材：钢结构用型钢钢筋混凝土结构用钢筋与钢丝1011拉伸压缩弯曲剪切扭转

钢材的主要性能钢材的力学性能：即是指钢材在外力（载荷）作用时表现出来的性能，包括：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。土木工程中的材料

12钢材的强度指标和塑性指标由单向拉伸试验确定低碳钢的拉伸试验。土木工程中的材料

动画：低碳钢的拉伸试验(应力应变曲线)131415主要强度指标：弹性模量：E=tg

比例极限：fp弹性极限：fe屈服上限(s点)：fs屈服下限(s’点，屈服点)：fy强度极限：fb强度性能Oses’pfp···fefb·b·cfy土木工程中的材料

16屈强比：屈服强度与极限强度是衡量钢材强度的两个重要指标，二者之比称为屈强比fs/fb。

在应用中，fs/fb愈小，则反映钢材的可靠性愈大，结构的安全性愈高。但这个比值过小，则钢材的利用率低，不够经济；若屈强比较大，虽然钢材的利用率较大，但强度的储备过小，脆断倾向较大，不够安全。屈强比最好在0.60~0.75，既安全又经济。土木工程中的材料

17塑性性能塑性是指钢材破坏前产生塑性变形的能力，由伸长率

和截面收缩率

来衡量。

和

数值愈大，表明钢材塑性愈好。伸长率：试件被拉断时的绝对变形值与试件原标距之比的百分数。当试件标距长度与试件直径d（圆形试件）之比为10时，用

10表示；当该比值为5时，以

5表示。L0dNNNLdN土木工程中的材料

18截面收缩率Ψ等于颈缩断口处截面面积的缩减值与原截面面积的比值，以百分数表示，即：A0A1土木工程中的材料

19钢结构用钢材

主要有热轧型钢和冷弯薄壁型钢两类。※热轧型钢钢结构常用的型钢有：钢板、工字钢、H型钢（宽翼缘工字钢）、T型钢、槽钢、等角钢等。工字钢角钢土木工程中的材料

20槽钢H型钢土木工程中的材料

21※冷弯薄壁型钢又称通用冷弯开口型钢。冷弯开口型钢是用可冷加工变形的冷轧或热轧钢带在连续辊式冷弯机组上生产的。

（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）冷弯型钢截面示意图（a）等边槽钢（b）不等边槽钢（c）不等边角钢（d）等边角钢（e）内卷边槽钢（f）外卷边槽钢（g）卷边Z槽钢（h）Z型钢土木工程中的材料

22热轧钢筋※热轧光圆钢筋（Ⅰ级钢筋）热轧光圆钢筋是指经热轧成型，横截面通常为圆形，表面光滑的成品钢筋。土木工程中的材料

23※热轧带肋钢筋（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）带肋钢筋的表面有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋，按肋纹形状分为月牙肋和等高肋，最常用的是月牙肋钢筋。钢筋表面轧制成人字纹或螺纹可提高混凝土与钢筋的粘结力。前进土木工程中的材料

24月牙肋钢筋表面及截面形状d－钢筋内径α－根肋斜角β－横肋与轴线夹角a－纵肋顶宽l－根肋间距b－根肋顶宽h－横肋高度h1－纵肋高度土木工程中的材料

25等高肋钢筋表面及截面形状d－钢筋内径α－纵肋宽度h－横肋高度b－横肋顶宽

h1－纵肋高度l－横肋间距r－横肋根部圆弧半径26等高肋钢筋返回27混凝土(砼)是由一定比例的

胶结材料+骨料+水

——搅拌振捣成型

——养护而成的人造石材彩色混凝土铺地砖广州中信大厦原料丰富，价格低廉，生产工艺简单，抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，使用范围广土木工程中的材料

（2）混凝土28混凝土的结构土木工程中的材料

29气孔石子砂子水泥浆砂、石在混凝土中起骨架作用，抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆,包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙,硬化前起润滑作用,使混凝土拌合物具有良好工作性能,硬化后将骨料胶结一起形成坚固整体掺入适量外加剂和掺合料，能改善混凝土的某些特性

土木工程中的材料

30土木工程中的材料

混凝土在未凝结硬化以前称为混凝土混合料（亦称混合物、拌合物、拌合料或新拌混凝土）。31土木工程中的材料

混凝土的抗压强度与强度等级国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》GB/T50081-2002；混凝土立方体抗压强度（常简称为混凝土抗压强度）：指按标准方法制作的边长为150mm的立方体试件；标准养护条件：（温度20±3℃，相对湿度90%以上或置于水中），养护至28d龄期；以标准方法测试、计算得到的抗压强度值称为混凝土立方体的抗压强度。32按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示；我国把普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60等12个等级。立方体抗压强度标准值（fcu,k

），是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。土木工程中的材料

视频：混凝土立方体抗压强度试验33强度等级表示的含义：C30“C”代表“混凝土”“30”代表fcu,k＝30.0MPa强度的范围：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa某混凝土，其fcu≥30.0MPa的保证率为95%土木工程中的材料

34钢筋混凝土：在混凝土内合理配置钢筋,共同承受荷载。(1867，第1次飞跃)克服混凝土抗拉强度低的弱点，发挥混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的特点预应力混凝土：(预应力钢筋混凝土)(1928,第2次飞跃)

通过张拉钢筋，产生预应力

(用预先压应力抵消荷载下的拉应力)

提高制品或构件的抗拉能力，减少或推迟混凝土裂缝出现，充分利用高强材料

提高抗裂度、刚度和耐久性、减轻自重，节约材料等土木工程中的材料

35※钢筋混凝土的优点：1）两种材料结合一起使用，构件受压部分用混凝土，受拉部分用钢筋，大大提高构件载力。承受较大荷载后往往不再折断2）两种材料均容易得到，价格也较低3）混凝土热传导性差，钢筋在其包裹保护下，不会因钢筋温度快速升高而达危险程度，耐火性较好4）抗土壤和大气腐蚀的耐久性好，无生物腐蚀，混凝土强度随时间增长而增长，混凝土的弱碱性保护其内钢筋不被锈蚀5）钢筋混凝土可根据构件受力，合理配置钢筋和确定混凝土强度等级，从而达到经济合理土木工程中的材料

土木工程中的材料

（3）木材3637（4）砌体

烧结普通砖：标准尺寸：240mm×115mm×53mm

考虑到砌筑灰缝宽度10mm，则4块砖长、8块砖宽和16块砖厚均为1m，1m3砌体需用砖512块。土木工程中的材料

38烧结多孔砖烧结多孔砖外观为大面有贯穿孔或盲孔的直角六面体，所含孔多而小，孔洞轴向垂直于受压面。原料：粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰；土木工程中的材料

39烧结多孔砖土