《土木工程概论》课件-第三讲土木工程材料-

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土木工程概论课件-第三讲土木工程材料-,土木工程概论,【教学要求】,了解土木工程材料的分类及应用概况，,了解大宗地方材料的性能及应用，了解结构材料的特性，,了解材料工业的发展及展望。,【教学重点】,各类土木工程材料的分类；地方大宗,材料的性能及应用；四类结构材料的特性。,【教学难点】,四类结构材料的特性。,第3讲 土木工程材料,土木工程概论,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,材料按一定的要求打造成的，土木工程中所,使用的各种材料统称为,土木工程材料,。,它将直接影响建（构）筑物的性能、功能、寿,命和经济成本，从而影响人类生活空间的安全性、,方便性、舒适性。,前言,共,52,页 第,1,页,土木工程概论,前言,土木工程的发展与材料的数量、质量之间存在着相,互依赖和相互矛盾的关系。长期以来人类一直从事着土,木工程材料的各类研究工作，并不断开发新的材料。几,乎世界上的各种材料都可用作土木工程材料。,材料在土木工程中的三大作用：, 保证工程质量；, 影响工程造价；, 促进工程技术进步。,共,52,页 第,2,页,土木工程概论,1,土木工程材料的分类及性质,1.1,材,料,分,类,按材料组成分类：,非 无机材料,金,属,材,料,金,属,材,料,有机材料,黑色金属,有色金属,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,第3讲 土木工程材料,共,52,页 第,3,页,土木工程概论,土,木,工,程,材,料,承重材料,围护材料,装饰材料,胶结材料,1.2,按材料的作用分类：,承受各种作用力，主要有：,钢材、混凝土、木材、石材、,砖、砌块等,1 土木工程材料的分类及性质,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,共,52,页 第,4,页,土木工程概论,材,料,性,质,物理性质,1.4,土木工程材料的性质,密度、含水率、吸水,性、透水性、导热性、,耐火性、收缩膨胀等,力学性质,耐久性,强度、变形、弹性、,塑性、韧性等,抗渗性、抗冻性、耐腐,蚀性、耐热性、耐磨性、,耐光性、耐溶蚀性等,1 土木工程材料的分类及性质,共,52,页 第,6,页,土木工程概论,第3讲 土木工程材料,2,土木工程材料简述,2.1,砖：砌筑材料,砖是一种常用的砌筑,材料，历史攸久，有,“秦砖汉瓦”,之称。,制砖的原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低、体积小便于组,合，粘土砖还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点。至今仍广泛地用,于墙体、基础、柱等砌筑工程中。, 按生产工艺分：,烧结砖,和,非烧结砖,；, 按所用原材料分：,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：,空心砖、多孔砖,和,实心砖,。,共,52,页 第,7,页,土木工程概论,2.1 砖,传统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，国家已明令禁止在建筑物中,使用粘土实心砖。,烧结空心砖,粘土烧结实心砖,烧结多孔砖,共,52,页 第,8,页,土木工程概论,煤矸石页岩,烧结砖,利用粉煤灰、煤矸石、页岩和工业废渣制砖，是三废,利用、变废为宝的有效途径。,2.1 砖,炉渣砖,粉煤灰蒸压砖,蒸压灰砂砖,共,52,页 第,9,页,土木工程概论,近年来国内外都在研制,非烧结砖,。加入少量水泥或石灰作,固结剂及微量外加剂和适量水，混合、搅拌、压制成型，自然养,护或蒸养一定时间即成。,墙体材料改革的方向是：,煤矸石页岩烧结砖、粉煤,灰砖、炉渣砖、灰砂砖、混凝土空心砌块、加气混凝土,砌块,等。,石膏空心砌块,混,凝,土,空,心,砌,块,2.1 砖,加气混凝土砌块,共,52,页 第,10,页,土木工程概论,2.2,瓦：,屋面材料,传统的中国瓦，一般指小青瓦和机制平瓦。以粘土为主要原,料，经泥料处理、成型、干燥和焙烧而制成。粘土瓦的生产工艺,与粘土砖相似，但对粘土的质量要求较高，粘土瓦只能应用于较,大坡度的屋面。由于材质脆、自重大、片小，施工效率低等缺,点，在现代建筑屋面材料中的比例已逐渐下降。,2 土木工程材料简述,机,制,平,瓦,小,青,瓦,共,52,页 第,11,页,土木工程概论,目前，瓦的种类较多，有水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝,网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦,等；,按形状分有平瓦和波形瓦两类。,水泥瓦,石棉水泥瓦,玻,璃,钢,瓦,2.2 瓦,共,52,页 第,12,页,土木工程概论,毛石（片石）,料石,饰面石材,色石渣,石子,2.3,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。,天然石材具有很高的,抗压强度，良好的耐磨性,和耐久性，经加工后表面,美观富于装饰性，资源分,布广蕴藏量丰富，便于就,地取材，生产成本低等优,点，是古今土木工程中修,建城垣、桥梁、房屋、道,路及水利工程的主要材料。,是现代土木工程的主要装,饰材料之一。,2 土木工程材料简述,共,52,页 第,13,页,土木工程概论,毛石挡土墙,羌,族,的,乱,毛,石,建,筑,2.3 石,2.3.1,毛石：,也称,片石,，是采,石场由爆破直接获得的形状不规整的石块。毛,石又分为乱毛石,和平毛石。平毛石是形状虽不规则，但有两个平面,大致平行的石块，可,用于砌筑基础、堤坝、挡土墙等；乱毛石是形,状不规则、只可用作毛石混凝土的骨料或路基填筑的石块。,共,52,页 第,14,页,土木工程概论,2.3.2,料石：,由人工或机械开采出、较规则的,六面体石块，再略经凿琢而成。按表,面加工的平整程度分为毛料石、粗料,石、半细料石和细料石,四种。料石一,般由致密均匀的砂岩、石灰岩、花岗,岩加工而成。,料,石,建,筑,2.3 石,汉,白,玉,桥,梁,粗,料,石,桥,梁,粗,料,石,堆,场,共,52,页 第,15,页,土木工程概论,用于建筑物内外墙面、柱面、地面、,栏杆、台阶等处装修用的石材称为饰面,石材。饰面石材从岩石种类分主要有大,理石和花岗岩,两大类。,五彩缤纷的大理石、花岗岩,饰面石材：,2.3 石,共,52,页 第,16,页,土木工程概论,板岩,剁,斧,石,火,烧,石,机,刨,石,2.3 石,共,52,页 第,17,页,土木工程概论,蘑,菇,石,板,材,蘑菇石装饰墙面效果,2.3 石,共,52,页 第,18,页,土木工程概论,文,化,石,2.3 石,网,粘,石,共,52,页 第,19,页,土木工程概论,不,同,颜,色,的,色,石,渣,镜,面,水,磨,石,地,面,2.3.4,色石渣：,色石渣也称色石子，是由天然大理石、,白云石、方解石或花岗岩等石材经破碎筛选,加工而成，作为骨料主要用于人造大理石、,水磨石、水刷石、干粘石、斩假石等建筑物,面层的装饰工程。,2.3 石,共,52,页 第,20,页,土木工程概论,2.3 石,2.3.5,石子：,粒径大于,5mm,的岩石颗粒，分碎石,和卵石。在混凝土组成材料中，石子为粗,骨料，也常用作路桥工程、铁路工程的路,基道碴等。,湖北清江水布娅电站砂石加工系统,碎石,卵石,共,52,页 第,21,页,土木工程概论,天然砂：,由自然条件作用（主要是岩石风化）而,形成，粒径在,5mm,以下的岩石颗粒。,2.4,砂,人工砂：,由岩石轧碎而成，由于成本高、片状及,粉状物多，一般不用。,天然砂可分为河砂、,海砂和山砂。山砂含泥量,较高、质量较差，海砂含,盐成较多，对混凝土、砂,浆质量有影响，河较为洁,净，应用较为广泛。,2.3 石,共,52,页 第,22,页,-,土木工程概论,砂是组成混凝土和砂浆的主要组成,材料之一，是土木工程的大宗材料。根,据粗细程度不同又有粗砂、中砂、细砂,之分。土木工程常用的是中、粗砂。,2.3 石,人,工,砂,石,骨,料,系,统,砂,石,筛,分,共,52,页 第,23,页,土木工程概论,2 土木工程材料简述,2.5,石灰,包括石灰和石膏,，属无机胶凝,材料。土木工程中用胶凝材料将散,粒材料（砂、石子）或块状材料,（砖、石块）粘结为一个整体。,石灰是在土木工程中使用,较早的矿物胶凝材料之一。石,灰石的主要成分是碳酸钙，将,石灰石煅烧，碳酸钙将分解成,为生石灰。,袋装生石灰粉,块灰(团灰),共,52,页 第,24,页,土木工程概论,2.5 石灰,块灰（又称团灰），须在工,地设置洗灰池，经水淋、过滤、,沉淀后得到熟化后的石灰膏，俗,称,“,洗灰,”,。,工地常用的是,袋,装生石灰粉。,洗灰池,土木工程中使用最多的,石膏品种是建筑石膏，建筑,石膏的应用很广，除用于室,内抹面、粉刷外，更主要的,用途是制成各种,石膏制品,。,石膏制品,罗马柱,石膏制品,角线,共,52,页 第,25,页,土木工程概论,2.6,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,整体，并形成坚硬石材的材料 。, 水泥按其用途及性能分为三类：,通用水泥、专用水泥、特性水泥。, 水泥按其主要水硬性物质名称分为：,硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸,盐水泥、磷,酸盐水泥、以火山灰性或潜在水硬性材料以,及其他活性材料为主要组分的水泥。,2 土木工程材料简述,共,52,页 第,26,页,土木工程概论,2.6 水泥, 土木工程中的常用水泥品种：,硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质,硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。, 水泥生产工艺：,干法工艺,(全面推广),、回转窑工艺,(限制工艺),、立窑工艺,(质,量不稳定、污染大，属淘汰工艺),。,海螺水泥的干法生产线,共,52,页 第,27,页,土木工程概论,2.7,沥青、沥青制品与防水材料, 沥青、沥青制品：,应用于道路工程、防水材料（房屋,建,筑）、防腐材料。,2 土木工程材料简述,沥青砼路面摊铺,沥,青,拌,合,站,管,道,防,腐,共,52,页 第,28,页,土木工程概论, 防水材料：,主要有沥青类、高聚合物改性沥青类、橡胶,类、合成高分子类的防水卷材、涂料等。,防水材料,及施工,2.7 沥青、沥青制品及防水材料,共,52,页 第,29,页,土木工程概论,2.8,玻璃,具有采光和防护功能，是良好的吸声、,隔热及装饰材料。又分为平板玻璃、装饰玻,璃、安全玻璃、新型建筑玻璃、玻璃砖、玻,璃纤维。,防砸、防侵害的特种玻璃,央,视,新,址,全,面,安,装,玻,璃,幕,墙,2 土木工程材料简述,共,52,页 第,30,页,土木工程概论,巴,黎,卢,浮,宫,玻,璃,金,字,塔,2.8 玻璃,共,52,页 第,31,页,土木工程概论,2.9,陶瓷制品,由适当成分的粘土经成型及烧结而成的较密实材料，主要品种,有：陶瓷锦砖、陶瓷墙地砖、陶瓷,釉面砖、卫生陶瓷。,瓷,砖,世,界,高,级,地,砖,地,面,陶瓷锦砖（马赛克）,2 土木工程材料简述,共,52,页 第,32,页,土木工程概论,3,土木工程结构材料,主要有钢材、砼、砌体、木材四大类。,3.1,钢材,钢材具有良好的加工性能，可铸造、,锻压、焊接、铆,接和切割，便于装配。土木工程钢材可划分为,钢结构用材,和,钢筋混凝土用材,两,大类。,3.1.1,钢结构用钢材,A,碳素结构钢,一般结构钢及工程用热轧板、管、带、型、棒材。,第3讲 土木工程材料,共,52,页 第,33,页,土木工程概论,B,低合金结构钢,普通低合金结构钢一般是在,普通碳素钢的基础上，少量添加,若干合金元素而成，在诸如大跨,度桥梁、大型柱网构架、电视塔、,大型厅馆中成为主体结构材料。,3.1 钢材,工,字,钢,槽,钢,钢,管,角,钢,共,52,页 第,34,页,土木工程概论,日,本,咖,啡,屋,（,落,地,钢,管,拱,）,3.1 钢材,H,型钢,C,型钢,Z,型钢,共,52,页 第,35,页,土木工程概论,梁,柱,连,接,节,点,柱,子,与,基,础,连,接,节,点,3.1 钢材,屋,面,梁,安,装,共,52,页 第,36,页,土木工程概论,鸟巢钢结构吊装,鸟巢钢结构外形初现, 评价：,材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装；缺点是,耐火性差，易于锈蚀，维护费用较高。,3.1 钢材,共,52,页 第,37,页,土木工程概论,3.1.2,钢筋：,钢筋是指可浇筑在混凝土内做成各种钢筋混凝土构件的线材，,钢筋是土木工程中使用最多的钢材品种之一。,常用钢筋分为,钢筋、钢丝,和,钢绞线,三类：,用于钢筋混凝土构件的是热轧钢筋，俗称,级,（光面钢筋）、,、级,（螺纹钢筋）,钢筋。,3.1 钢材,共,52,页 第,38,页,土木工程概论,用于预应力混凝土构件中的是钢绞线和预应力钢丝。,1,7,钢绞线,刻痕钢丝,螺旋肋钢丝,3.1 钢材,共,52,页 第,39,页,土木工程概论,钢筋工程剪影之一,筒仓基础钢筋,近景,筒仓基础钢筋,俯瞰,3.1 钢材,共,52,页 第,40,页,土木工程概论,钢筋工程剪影之二,地坑钢筋,像抽象派的工艺画,整齐划一的,筏板钢筋,3.1 钢材,共,52,页 第,41,页,土木工程概论,钢筋工程剪影之三,-箱梁桥钢筋绑扎,3.1 钢材,共,52,页 第,42,页,土木工程概论,3.2,混凝土（砼）,砼的定义 ：,由胶结料（水泥）、骨料（砂、石）、,水和外加剂按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条,件下养护而形成的一种人造石。, 砼的分类,按材料分：,水泥砼、沥青砼、聚合物砼；,按密度分：,重砼、普通砼、轻砼；,按功能分：,结构砼、道路砼、水工砼、耐热砼等；,按施工工艺分：泵送砼、喷射砼,等。,3.2 混凝土,共,52,页 第,43,页,土木工程概论, 砼强度：,结构用砼的强度等级一般为,C20,C40,，预应力砼一,般不低于,C40,，,C50,以上称为高强砼，目前,C60,C80,高强,砼已大量应用于结构之中。由于砼的抗拉强度很低，砼结,构多是由砼和钢筋粘结组成钢筋砼结构。, 外加剂：,在砼拌和物中掺入不超过水泥重量的,5%,、能使砼按,要求改变性质的物质称为砼外加剂。 如：减水剂、引气剂、,早强剂、缓凝剂、速凝剂、抗冻剂等。,3.2 混凝土,共,52,页 第,44,页,土木工程概论,砼,自,动,搅,拌,站,砼,运,输,车,砼,输,送,泵,砼,搅,拌,机,砼,振,动,棒, 砼结构的评价,优点：,具有耐久性、耐火性、整,体性，可塑性好、节约钢材，可就地,取材。,缺点：,自重大、抗裂性差、现场,浇筑受季节性气候条件的限制、补强,修复较困难。,3.2 混凝土,共,52,页 第,45,页,土木工程概论,砼运输浇筑施工集锦,砼泵车进行,箱梁浇筑,桥,墩,砼,浇,筑,3.2 混凝土,共,52,页 第,46,页,土木工程概论,3.3,砌体, 概念：,由石材、粘土、砼、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、水混合做成的,砂浆，叠合粘结而成的复合材料。, 类型：,石砌体、实（空）心砖砌体、中小砼砌,块砌体、硅酸盐砌块砌体等。,3 土木工程结构材料,共,52,页 第,47,页,土木工程概论, 评价,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。,加,气,砼,砌,块,墙,体,砼,空,心,砌,块,墙,体,3.3 砌体,共,52,页 第,48,页,土木工程概论,3 土木工程结构材料,3.4,木材, 类型：,圆材、方材、条材、板材等。, 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。,应用特点：,结构自重小、制,作容易，架设简便，,工期快，造价便宜；,但易燃、易腐朽，结,构变形较大等。,共,52,页 第,49,页,土木工程概论,木结构房屋,大跨度木结构屋盖,3.4 木材,共,52,页 第,50,页,土木工程概论, 大跨,3.4 木材,共,52,页 第,51,页,土木工程概论,木结构别墅,3.4 木材,共,52,页 第,52,页,土木工程概论,思 考 题,1、简述土木工程中材料的重要性。,2、试述材料在土木工程中的作用。,3、为什么说钢材、砼、木材、砌体是土木工程中4,种最重要和最大宗的材料？,4、试对上述4种材料在使用范围、物理性质、力学,性质、耐久性、经济价值、优缺点等方面作分析比较。,5、试列数你在校所使用的教室、寝室、道路、操场,所用的土木材料。,第3讲 土木工程材料,