1、第二章 土木工程材料,本章内容,2.1 传统土木工程材料 2.2 近代土木工程材料 2.3 现代土木工程材料,土木工程材料,任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、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工程材料。土木工程材料将直接影响建筑物或构筑物的性能、功能、使用年限和经济成本，从而影响人类生活空间的安全性和舒适性。,土木工程材料,了解材料在土木工程中的作用主要应从三个方面去认识：材料对保证工程质量的作用； 材料对工程造价的影响； 材料对工程技术进步的促进作用。,土木工程材料,长期以来人类一直在从事着土木工程材料的各类研究工作，并不
2、断开发新的材料。以往这些研究开发工作，多数是为满足建筑物的承载安全、尺寸规模、功能和使用寿命等方面的要求，以及人们对所构筑的生存环境的安全性、适用性、方便性和完美性等更高的追求，而较少考虑材料的生产和使用会给生态环境、能耗等方面造成的影响。,2.1 传统土木工程材料,2.1.1 砖,砖是一种最常用的砌筑材料。,优点：,原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低，体积小，便于组合。,缺点：,毁田取土量大、能耗高、自重大，施工劳动强度高、功效低等。,2.1 传统土木工程材料,砖的分类：,按生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；,非烧结粘土砖是利用不适合种田的山泥、废土、砂等，加入少量水泥或石灰作固结剂及微量外
3、加剂和适量水混合搅拌研制成型，自然养护或蒸养一定时间制成。,2.1 传统土木工程材料,按所用材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣转和灰渣砖等,页岩砖,煤矸石砖,粉煤灰砖,灰渣砖,2.1 传统土木工程材料,按有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖。,瓦是屋面材料。,2.1.2 瓦,瓦的种类：粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢网、沥青瓦等。,2.1.2 瓦,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。天然石材是最古老的土木工程材料之一。,石的种类： 1、毛石 2、料石 3、饰面石材 4、色石渣,2.1.3 石,2.1.4 砂,砂一般分
4、为：天然砂和人工砂。 由自然条件作用（主要是岩石风化）而形成，粒径在5 mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。 人工砂是由岩石轧碎而成，由于成本高、片状及粉状物多，一般不用。,砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。通常有粗砂、中砂、细砂之分。,黄砂,2.1.5 灰,灰是指石灰和石膏。,石灰是一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。,用石灰石、白云石、白垩、贝壳等碳酸钙含量高的原料，经9001100煅烧而成。,石灰是人类最早应用的胶凝材料。 公元前8世纪古希腊人已用于建筑， 中国也在公元前7世纪开始使用石灰。 至今石灰仍然是用途广泛的建筑材料。,石灰有生石灰和熟石灰（即消石灰）。
5、由于其原料分布广，生产工艺简单，成本低廉，在土木工程中应用广泛。,2.1.5 灰,石膏是单斜晶系矿物，主要化学成分是硫酸钙（CaSO4）。,石膏是一种用途广泛的工业材料和建筑材料。可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等。,2.1.6 木材,影响木材强度的主要因素为含水率（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）及木材的缺陷（木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等）。,木材的主要性质：木材的性质包括物理性质和力学性质，如含水率、热胀干缩、密度、强度(抗拉、抗压、抗弯和抗剪等四种强度)，其中抗拉、抗压、
6、抗剪强度又有顺纹和横纹之分。顺纹和横纹强度有很大的差别。,2.2 近代土木工程材料,2.2.1 钢材一、钢材的分类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。,2.2.1 钢材,1、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,2.2.1 钢材,2、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、管材主要用于桁架、塔桅等钢结构中。 4、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,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。,1、钢结构用钢材我国钢结构用
7、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,2.2.1 钢材,2、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,2.2.1 钢材,2.2.1 钢材,2.2.2 水泥,1、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 。,袋装水泥,2.2.2 水泥,2、水泥的分类 (1)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。 (2)水泥按其主要水硬性物质名称分为： 硅酸盐水泥，铝
8、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。,2.2.2 水泥,3、其他品种水泥（1）快硬硅酸盐水泥 （2）快凝快硬硅酸盐水泥 （3）白色硅酸盐水泥 （4）高铝水泥 （5）膨胀水泥,2.2.2 水泥,2.2.3 混凝土,一、混凝土简写砼，是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土是由胶结材料，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。,二、发展历史1824年出现波特兰水泥（硅酸盐水泥），以水泥作为胶凝材料的混凝土开始问世1850年钢筋混凝土问世1928年预应力混凝土问世,混凝土运输车,2.2.3 混凝土
9、,1. 普通混凝土(1)普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、细骨料（砂）和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。(2)砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩； 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。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。,三、混凝土的种类,2.2.3 混凝土,2.2.3 混凝土,搅拌机,2.2.3 混凝土,2.2.3 混凝土,混凝土运输,2.2.3 混凝土,2.2.3 混凝土,2.2.3 混凝土,三一重工援助日本福岛 核电站62米混凝土泵送车,2.2.3 混凝土,2、特种混凝土 (1) 轻
10、集料混凝土（轻质砼、轻骨料砼）、 (2) 纤维增强混凝土（简称FRC） (3) 聚合物混凝土 (4) 道路混凝土（碾压砼） (5) 自密实混凝土,2.2.3 混凝土,3、钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土钢筋混凝土是指配置钢筋的混凝土。预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土。,2.2.3 混凝土,2.3 现代土木工程材料,2.3.1 高强度混凝土强度等级在C60级以上的混凝土。目前已知在实际工程中应用的最高强度的混凝土为活性掺合料混凝土，强度等级为C200。,2.3 现代土木工程材料,2.3.2 高性能混凝土高性能混凝土是一种能符合特殊性能综合与均匀性要求的混凝土，此种混凝土往往不能用常规的混凝土组分材
11、料和通常的搅拌、浇捣和养护的习惯做法所获得。,主要指标：超高强度、低渗透性、良好的结构性能、优越的耐久性、可观的经济性能、环保性等。,如日本开发出的高性能混凝土：防磁、防辐射混凝土、导电混凝土、超耐磨混凝土等。,2.3 现代土木工程材料,2.3.3 纤维混凝土纤维混凝土是在混凝土中加入合成材料纤维丝或钢纤维，是由纤维和水泥基料组成的复合材料的统称。,金属纤维：钢纤维 无机纤维：天然矿物纤维各类棉质纤维 有机纤维：有机合成纤维（聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、尼龙等等）,2.3 现代土木工程材料,聚丙烯纤维,2.3 现代土木工程材料,2.3 现代土木工程材料,课外检索,绿色建材全面系统研发的意义,2.3.4 绿色建材,
