土木工程概论 第二章土木工程材料.ppt

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1、土木工程概论,第二章 土木工程材料,在土木工程建造中，所使用的各种材料统称为土木工程材料。材料一般分为金属材料和非金属材料两类。金属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属；非金属材料包括水泥、石灰、石膏、砂石、木材、玻璃等。材料按功能分类，一般分为结构材料（承受荷载作用）和非结构材料，非结构材料有围护材料、防水材料、装饰材料、保温隔热材料等。,第一节 砌体材料,一、石材 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、耐久性和装饰性。天然石分重岩天然石（表观密度大于18kN/m3）及轻岩天然石（表观密度小于18kN/m3）。在工程中常用的重岩天然石一般有花岗岩

2、、砂岩、石灰石等，轻岩天然石常用的为贝壳石灰岩、凝灰岩等。,1毛石 毛石是采石场由爆破直接获得的形状不规则的石块。毛石可用于砌筑基础、堤坝、挡土墙等。,2料石 料石是由人工或机械开采出的较规则的六面体石块。,3饰面石材 用于建筑物内外墙面、柱面、地面、栏杆、台阶等处装修的石材称为饰面石材。,4色石渣 色石渣也称色石子。作为骨料主要用于人造大理石、水磨石、水刷石、干粘石等建筑物面层的装饰工程。,二、砖与砌块 1砖 按生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按有无孔洞分为实心砖、多孔砖、空心砖。,煤矸石多孔砖和页岩多孔砖,2砌块 按砌块特征可

3、分为实心砌块和空心砌块两种。凡平行于砌块承重面的面积小于毛截面的75%者属于空心砌块，等于或大于75%者属于实心砌块，空心砌块的空心率一般为30%50%。,2砌块 1）普通混凝土小型空心砌块 主规格为390mm190mm190mm，配以34种辅助规格,2砌块 2）加气混凝土砌块,2砌块 3）石膏砌块,三、瓦 瓦是屋面材料，按形状分平瓦和波形瓦两类。,四、砂 砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，砂一般分为天然砂和人工砂两类。五、石膏和石灰 石灰、石膏和水成浆后，能硬化为坚实整体的矿物质粉状材料。砂浆是石灰、石膏或水泥等胶凝材料掺砂或矿渣等细骨料加水拌和而成的，用以砌筑砌体或抹灰、粉刷。,六、

4、砌体 石材或砖用砂浆砌筑成的构件(墙、柱等)称砌体。,乱毛石砌体 砖砌体 空斗墙,配筋砌体结构,第二节 混凝土,一、水泥1水泥的性质（1）水泥：是水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料。（2）初凝：水泥为干粉状物，加适量的水并拌合后便形成可塑性的水泥浆体，水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的初凝；（3）终凝：随着塑性的消失,水泥浆体开始产生强度，此时称为水泥的终凝；,（4）凝结：水泥浆体由初凝到终凝的过程。（5）硬化：水泥浆体终凝后，其强度会随着时间的延长不断增长，并形成坚硬的水泥石，这一过程称为水

5、泥的硬化。2水泥品种 配制普通混凝土常用的五大类水泥。（1）硅酸盐水泥（2）普通硅酸盐水泥（3）矿渣硅酸盐水泥（4）火山灰质硅酸盐水泥（5）粉煤灰硅酸盐水泥,二、混凝土 优点：原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽。缺点：抗拉强度低，自重大。1.按胶凝材料不同分（1）水泥混凝土(普通混凝土)（2）沥青混凝土（3）石膏混凝土（4）聚合物混凝土等,2.按表观密度不同分（1）重混凝土（2）普通混凝土（3）轻混凝土3.按使用功能不同分（1）结构用混凝土（2）道路混凝土（3）水工混凝土（4）耐热混凝土（5）耐酸混凝土（6）防辐射混凝土等,4.按施工工

6、艺不同分（1）喷射混凝土（2）泵送混凝土（3）振动灌浆混凝土等5.为了克服混凝土抗拉强度低的缺陷，将水泥混凝土与其他材料复合，出现了（1）钢筋混凝土（2）预应力混凝土（3）各种纤维增强混凝土（4）聚合物浸渍混凝土等,三、混凝土外加剂 按照外加剂功能分类：1.改善混凝土拌和物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等；2.调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等；3.改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻钙剂等；4.改善混凝土其他性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。,四、混凝土掺合料 1.粉煤灰：煤粉炉排出的烟气中收集到

7、的细粉末。粉煤灰可以增强混凝土拌合物的和易性，降低水化热，抑制碱骨料反应。2.硅粉：生产硅钛合金或硅钢排出的烟气中收集到的细粉末。可以改善混凝土拌合物的粘聚性与保水性，提高混凝土强度，提高密实度，提高耐久性能。3.沸石粉：天然沸石岩磨细而成。可以改善混凝土拌合物的和易性。沸石粉与高效减水剂配合使用，可提高混凝土强度。,第三节 钢材,一、常用建筑钢材品种1碳素结构钢 适合生产各种型钢、钢筋和钢丝等。2低碳合金结构钢 是在普通钢种内加入微量合金元素，但硫、磷杂质的含量保持普通钢的水平，而具有较好的综合力学性能。主要用于桥梁、建筑钢筋、重轨和轻轨等方面。3优质碳素结构钢 含碳量小于0.8%，有害杂质

8、含量较小，用于制作钢丝和钢绞线。,二、钢筋 1热轧钢筋 是土木工程中用量最大的钢筋品种之一，主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的配筋。热轧钢筋的表面形式为光面钢筋与变形钢筋。,月牙形钢筋,螺纹钢筋,2冷轧带肋钢筋 将普通低碳钢热轧圆盘条，在冷轧机上冷轧成三面或二面有月牙形横肋的钢筋。3热处理钢筋 对热轧中碳低合金钢筋经淬火、回火调质处理。4冷拉低碳钢筋和冷拔低碳钢丝 对低碳钢和低合金钢冷加工，可提高屈服极限和强度极限，又可满足塑性的要求。5预应力钢丝、刻痕钢丝和钢绞线 以优质碳素结构钢圆盘条经等温淬火并拔制而成。,三、钢筋连接 钢筋连接有搭接、焊接、机械连接。焊接有对头焊接、搭接焊接

9、、帮条焊接、电渣压力焊 机械连接有直螺纹接头、锥螺纹接头。,钢筋的焊接,钢筋的直螺纹接头,钢筋的锥螺纹接头,四、型钢 1.热轧型钢：常用的有等边和不等边的角钢、槽钢、工字钢、T型钢、H 型钢、L型钢等。,四、型钢 2.冷弯薄壁型钢：通常是用26mm薄钢板冷弯或模压而成，有角钢、槽钢等开口薄壁型钢和方形、矩形等空心薄壁型钢，可用于轻型钢结构。,四、型钢 3.钢管：常用的有热轧无缝钢管和焊接钢管。,五、钢板与焊接组合截面钢材 钢板和压型钢板用光面轧辊轧制而成的扁平钢材，以平板状态供货的称钢板；以卷状供货的称钢带。按厚度来分:热轧钢板分为厚板（厚度大于4mm）和薄板（厚度为0.354mm）两种；冷轧

10、钢板只有薄板（厚度为0.24mm）一种。厚板可用于焊接结构。,焊接组合截面,厚H型钢,钢薄板或其他金属材料薄板可用作屋面或墙面等围护结构，或作为涂层钢板的原料。,压型钢板,钛金属质地坚硬，比钢坚硬30%，质量比钢材轻，抗腐蚀性能非常强。多用于建筑标准高或环境条件恶劣地区。,杭州大剧院,六、钢材化学成分及其对钢材性能的影响 1.钢材中除主要化学成分铁（Fe）外，还含有少量的碳（C）、硅（St）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽含量很少，但对钢材性能的影响很大。2.碳是决定钢材性能的最重要元素，它影响到钢材的强度、塑性、韧性等机械力学性能。

11、3.钢中有益元素有锰、硅、钒、钛等，控制掺入量可冶炼成低合金钢。4.钢中主要的有害元素有硫、磷及氧，要特别注意控制其含量。,第四节 其他材料,一、木材 1木材分类 木材是由树木加工而成的，树木分为针叶树和阔叶树两大类。针叶树树干通直而高大，纹理平姻木质较软而易于加工，故又称软木材。常用树种有松、杉、柏等。阔叶树树干通直部分一般较短，材质较硬，较难加工故称硬木材。常用树种有榆木、水曲柳、柞木等。,2木材的强度 木材的顺纹强度和横纹强度有很大的差别。一般针叶树横纹抗压强度约为顺纹抗压强度的10；阔叶树为1520。3木材的品种 工程中木材又常分为原木、锯材及各类人造板材。4木材的综合利用 人造板材是

12、利用木材或含有一定纤维量的其他作物作原料，采用一般物理和化学方法加工而成的。常用的人造板材有：胶合板,纤维板,刨花板、木丝板、木屑板。,三、玻璃和陶瓷制品 1.玻璃已广泛地应用子建筑物，它有采光和防护的功能，是良好的吸声、隔热及装饰材料。常用玻璃材料品种：平板玻璃；装饰玻璃；安全玻璃；防辐射玻璃；玻璃砖。,阳光房,隔断,三、玻璃和陶瓷制品 2.陶瓷是由适当成分的粘土经成型、烧结而成的较密实材料。常用陶瓷材料品种：陶瓷锦砖(马赛克)；陶瓷墙地砖；陶瓷釉面砖；卫生陶瓷。,四、塑料和塑料制品 塑料是以有机高分子化合物为基本材料，加入各种改性添加剂后，在一定的温度和压力下塑制而成的材料。可作为塑料模板

13、、管材、板材、门窗、壁纸、地毯、器皿、绝缘材料、装饰材料、防水及保温材料等。,塑料模壳成品和施工现场,五、吸声材料 常用吸声材料:1.无机材料 水泥蛭石板、石膏砂浆(掺水泥玻璃纤维)、水泥膨胀珍珠岩板、水泥砂浆等。2.有机材料 软木板、木丝板、穿孔五夹板、三夹板、木质纤维板等。3.多孔材料 泡沫玻璃、脲醛泡沫塑料、泡沫水泥、吸声蜂窝板、泡沫塑料等。,六、防腐涂料和材料 目前国内使用较多的建筑防腐材料主要包括：耐腐蚀涂料、树脂胶泥耐腐蚀材料、玻璃钢耐腐蚀材料和塑料板材四个大类。七、防火材料 建筑材料的防火性能包括建筑材料的燃烧性能，耐火极限，燃烧时的毒性和发烟性。八、绝热材料 绝热材料是保温、隔热材料的总称。一般是指轻质、疏松、多孔、松散颗粒、纤维状的材料，而且孔隙之间不相连通的，绝热性能就越好。,九、装饰材料 对建筑物主要起装饰作用的材料称装饰材料。对装饰材料的基本要求是：装饰材料应具有装饰功能、保护功能及其他特殊功能。1外墙装饰材料 2内墙装饰材料 3地面装饰材料 4顶棚装饰材料,深圳世界金融中心,深圳时代金融中心,