土木工程材料教学PPT(2).ppt

土木工程概念:土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。2.土木工程的含义可从两方面去理解：一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施；另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。,3.土木工程需要解决的问题 为人类活动需要（既有物质方面的也有精神方面的）提供功能良好、舒适美观的空间和通道，同时还表现为防水患、兴水利以及环境治理等方面。这是土木工程的根本目的和出发点；抵御自然灾害或人为作用力。前者如地震、风灾、水灾等作用，后者如工程振动、人为破坏等；充分发挥材料的作用。因为材料问题是建造土木工程的根本条件；通过有效的技术途径和组织手段，利用各个时期社会能够提供的物质设备条件，“好、快、省”地组织人力、财力、物力，把社会所需要的工程设施建造成功，付诸使用。,4.土木工程的历史古代土木工程（公元前5000年起开始至17世纪中叶)；近代土木工程（17世纪中叶至20世纪中叶的300年间）；现代土木工程（20世纪中叶第二次世界大战结束后至今）。5.现代土木工程的特点土木工程功能化城市建设立体化交通运输高速化,6.现代土木工程特点的标志土木工程功能化公共和住宅建筑物要求建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备结合成整体。工业建筑物围绕生产工艺在功能要求方面越来越高。并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。城市建设立体化高层建筑的大量兴起。地下工程告诉发展。城市高架公路、立交桥大量涌现。交通运输高速化高速公路的大规模修建。铁路电气化的形成和大量发展。长距离海底隧道的出现。,第2章,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。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。,材料的划分,一般分为：金属材料和非金属材料 按化学成分：无机材料与有机材料按功能分：结构材料和功能材料,按用途分：,建筑结构材料,桥梁结构材料,水工结构材料,路面结构材料,建筑墙体材料,建筑装饰材料,建筑防水材料,建筑保温材料,结构材料,功能材料,2.1 土木工程材料简述,砖：砌筑材料,砖是一种常用的砌筑材料。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。所以至今仍然广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。但是由于生产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，因此有逐步改革并用新型材料取代的必要。有的城市已禁止在建筑物中使用粘土砖。,按生产工艺：烧结砖和非烧结砖 按所用原材料：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：空心砖、多孔砖和实心砖,利用粉煤灰、煤矸石和页岩等为原料烧制砖，制砖时常需掺入一定量的粘土，以增加可塑性。工业废渣烧砖，是三废利用、变废为宝的有效途径。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。,砖分为实心砖和空心砖，空心砖有分为承重和非承重两种,标准砖,瓦：屋面材料,2.1 土木工程材料简述,瓦，一般指粘土瓦。以粘土（包括页岩、煤矸石等粉料）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，如含杂质少，塑性高，泥料均化程度高等。中国目前生产的粘土瓦有小青瓦、脊瓦和平瓦。,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，且需要大量木材等缺点，在现代建筑屋面材料中的比例已逐渐下降。瓦是屋面材料。由于建筑工业的发展，对屋面材料也提出了新的发展要求。目前，瓦的种类较多，按成分分，有粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等；按形状分有平瓦和波形瓦两类。,石子,毛石（片石）,料石,饰面石材,色石渣,石,2.1 土木工程材料简述,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。,由于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。天然石材经加工后具有良好的装饰性，是现代土木工程的主要装饰材料之一。,毛石：也称片石，是采石场由爆破直接获得的形状不规划的石块。根据平整程度又将其分为乱毛石和平毛石两类。毛石可用于砌筑基础、堤坝、挡土墙等，乱毛石也可用作毛石混凝土的骨料。料石：由人工或机械开采出的较规则的六面体石块，再略经凿琢而成。根据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。饰面石材：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。,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。,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。,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。,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。,由岩石轧碎而成，由于成本高、片状及粉状物多，一般不用。,人工砂：,天然砂：,2.1 土木工程材料简述,灰,2.1 土木工程材料简述,灰是指石灰和石膏，是无机胶凝材料。土木工程中用胶凝材料将散粒材料（如砂和石子）或块状材料（如砖和石块）粘结为一个整体。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。,水泥,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。,2.1 土木工程材料简述,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。,2.1 土木工程材料简述,沥青、沥青制品与其他防水材料 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。防水材料：沥青类、高聚合物改性沥青、橡胶、合成高分子。,玻璃、陶瓷制品 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。陶瓷：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（马赛克）、陶瓷墙地砖、陶瓷釉面砖、卫生陶瓷。,2.1 土木工程材料简述,2.1 土木工程材料简述,2.2 土木工程结构材料,主要有钢材、混凝土、砌体、木材四大类。,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 A碳素结构钢一般结构钢及工程用热轧板、管、带、型、棒材。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。,2.1 土木工程结构材料,槽钢,钢管,2.1 土木工程结构材料,H型钢,角钢,工字钢,2.1 土木工程结构材料,彩色压型钢板,型钢与钢结构,淮南广播电视局钢网架,扬州客车厂钢网架,2.1 土木工程结构材料,2.1 土木工程结构材料,（2）钢筋混凝土用钢材 钢筋混凝土用的钢材主要指钢筋，钢筋是土木工程中使用最多的钢材品种之一。,2.1 土木工程结构材料,光面钢筋,变形钢筋,预应力钢丝,预应力钢绞线及锚具。,OVM15、OVM13张拉端锚具,线材（钢筋、钢丝等）在工程中的应用,2.1 土木工程结构材料,钢筋的邦扎与连接,预应力混凝土楼板施工图片,评价：优点：材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装；缺点：耐火性差，易于锈蚀，维护费用较高，造价高。,2.1 土木工程结构材料,混凝土（砼）,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。,强度（P57）,混凝土的强度等级一般为：,普通强度混凝土C50,类型：A按胶凝材料不同，分为水泥混凝土(又叫普通混凝土)、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；B按表观密度不同，分为重混凝土(2600kgm3)、普通混凝土(19502600kgm3)、轻混凝土(1950kgm3)；C按使用功能不同，分为结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等；D按施工工艺不同，又分为喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。,普通混凝土:普通混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。特种混凝土:A、轻骨料混凝土；B、纤维增强混凝土(简称FRC)；C、聚合物混凝土 D、碾压混凝土；E、自密实混凝土,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，通过张拉钢筋，产生预应力。预应力的产生-按张拉钢筋的方法可分为机械法、电热法和化学法；按施加预应力的顺序可分为先张法和后张法。,砼抗拉强度低，与钢筋粘结组成钢筋砼结构。,2.1 土木工程结构材料,混凝土的运输和浇筑,支模、浇筑、振捣、养护、成型,评价：,优点：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；,缺点：自重较大、施工复杂、工序多、工期长、易产生裂缝。,砌体,概念：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、水混合做成的砂浆，叠合粘结而成的复合材料。,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,评价,所有砌体，强度都低。砌体优点是易于就地取材，价格低廉，施工简便，隔热保温性以及耐火耐久性好；但因强度低，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。,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。,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。,大跨木结构屋盖,钢材优点：材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装；缺点：耐火性差，易于锈蚀，维护费用较高，造价高。混凝土优点：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；缺点：自重较大、施工复杂、工序多、工期长、易产生裂缝。,砌体优点：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；缺点：强度低，结构笨重，施工劳动量大，工程质量问题多。木材优点：结构自重小、制作容易，架设简便，工期快，造价便宜；缺点：易燃、易腐朽，结构变形较大等。,