土木工程概论土木工程材料.pptx

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1、简 述纵观我国历史，劳动人民在土木工程材料的生产和使用方面，曾经取得重大的成就。在金属冶炼、木材防腐和陶瓷工艺等方面，都曾居世界领先地位。我国历代许多有名的建筑物如万里长城、都江堰水利工程、明故宫和一些宏伟壮观的寺庙、楼阁、塔等都说明当时我国土木工程材料特别是天然石料、砖瓦、木材、油漆和粘结材料的生产和应用技术都达到了很高的水平。每当出现新的建筑材料时，土木工程就有飞跃式的发展。土木工程的三次飞跃发展是砖瓦的出现、钢材的大量运用、混凝土的兴起。第1页/共41页任何土木工程建（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

2、工程材料。材料的品种很多，一般分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属；而非金属材料，按其化学成分，则有无机（矿物质）与有机之别。材料也可按功能分类，一般分为结构材料（承受荷载作用的材料，如基础、柱、梁所用的材料）和功能材料（具有其它功能的材料，如起围护作用的材料；起防水作用的材料；起装饰作用的材料；起保温隔热作用的材料等）。材料还可按用途分类，如建筑结构材料；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；建筑保温材料等。工程上通常还按材料的化学成分将材料分为三大类，如表。第2页/共41页材料的分类无机材料金属材料黑色金属（

3、铁、钢）、有色金属（铝、铜及合金等）非金属材料天然石材（砂、石及各种岩石加工成的石材），烧土制品（砖、瓦、陶瓷），玻璃胶凝材料（石灰、石膏、水玻璃、水泥），混凝土、砂浆有机材料植物材料沥青材料高分子材料木材、竹材等石油沥青、煤沥青及其制品塑料、涂料、胶粘剂复合材料 钢筋混凝土、聚合物混凝土、玻璃钢、纸面或纤维石膏板第3页/共41页第一节 传统材料：砖、瓦、砂、石灰、木材砖、瓦、砂、石、灰可统称为地方材料，由于其工程用量大，原料价格低，一般都在当地或附近采购。砖、瓦、砂、石、灰这些材料是最基本的建筑材料。无论是在古代，还是在现代的建筑领域中，砖、瓦、砂、石、灰处于不可替代的地位。就好比水是由氢元

4、素和氧元素组成的，建筑都是由砖、瓦、砂、石、灰等基本的建筑材料组成的。在古埃及，充满着智慧和勤劳的古埃及人民不可思议地创造了世界的七大奇迹之一的金字塔。金字塔由砂、石、灰等古老而基本的材料建成，完全没有含有当今科技的混凝土和钢筋。我们祖先也是充满着智慧和勤劳的，当时我们的造桥技术处于领先地位，能横跨很宽的河流而中间不用桥墩。这不仅体现了较好的结构特性，而且还表明砖、砂、石、灰等材料制作水平高和运用合理。（一）、砖砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在我国历史悠久，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。所以至

5、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。砖按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖。第4页/共41页除粘土外，也可利用粉煤灰、煤矸石和页岩等为原料烧制砖，这是由于它们的化学成分与粘土相近，但因其颗粒细度不及粘土，故塑性差，制砖时常需掺入一定量的粘土，以增加可塑性。利用煤矸石和粉煤灰等工业废渣烧砖，不仅可以减少环境污染，节约大片良田粘土

6、，而且可以节省大量燃料煤。显然，这是三废利用、变废为宝的有效途径。近年来国内外都在研制非烧结砖。如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。第5页/共41页(2)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。中国瓦的生产比砖早。西周时期就形成了独立的制陶业，西汉时期工艺上又取得明显的进步，瓦的质量也有较大提高，因称“秦砖汉瓦”。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

7、、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。第6页/共41页（三）砂 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。砂一般分为天然砂和人工砂两类。由自然条件作用（主要是岩石风化）而形成的，粒径在5mm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。砂的颗粒级配是指砂子大小颗粒的搭配比例。骨料颗粒级配示意图 (a)单一颗粒 (b)两种粒径 (c)多种粒径如图

8、可以看出，如果是同样粗细的砂，空隙最大 图（a），两种粒径的砂搭配起来，空隙有所减小 图（b），三种粒径的砂搭配，空隙更小 图（c）。由此可见，砂子的空隙率取决于砂料各级粒径的搭配程度。级配好的砂子，不仅可以节省水泥，还提高了混凝土和砂浆的密实度及强度。砂的粗细用细度模数x表示。细度模数越大，表示砂越粗。根据细度模数大小范围，把砂划分为粗砂、中砂、细砂、特细砂。第7页/共41页砂在自然状态下往往含有一定的水分，其含水状态有四种（见上图）。1完全干燥状态 图（a）在1055下烘干，达恒重时的状态。2.风干状态 图（b）也叫气干状态，指砂子含水率和周围湿度达动态平衡时的状态 3.饱和面干状态 图（

9、c）颗粒表面干燥，内部孔隙吸水达饱和时的状态。4.完成湿润状态 图（d）颗粒内部吸水饱和且表面附有吸附水的状态。显然，砂的含水状态直接影响混凝土或砂浆拌合用水及砂的用量。第8页/共41页（四）石材凡采自天然岩石，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。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。一、毛石 毛石也称片石，是采石场由爆破直接

10、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。二、料石 料石是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。三、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。所谓大理石是指变质或沉积的碳酸盐类岩石，所谓花岗石是指可开采为石材的各类岩浆岩。饰面石材的外形有加工成平面的板材，或者加工成曲面的各种定型件。表面

11、经不同的工艺可加工成凹凸不平的毛面，或者经过精磨抛光成光彩照人的镜面。第9页/共41页四、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。五、石子 在混凝土组成材料中，砂称为细骨料，石子称为粗骨料，石子除用作混凝土粗骨粒外，路桥工程、铁道工程的路基道渣等也常用。石子分碎石和卵石，由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得到的粒径大于5mm的岩石颗粒，称为碎石或碎卵石。岩石由于自然条件作用而形成的，粒径大于5mm的颗粒，称为卵石。第10页/共41页（五）灰 所谓灰是指石灰和石膏。石灰

12、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。一、石膏 我国石膏资源丰富，已探明天然石膏储量为471.5亿吨，居世界之首。土木工程中使用最多的石膏品种是建筑石膏，建筑石膏加水后拌制的浆体具有良好的可塑性。建筑石膏具有很好的防火性能、隔热性能和吸音性能，具有良好的装饰性和可加工性。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。常见的有：纸面石膏板、石膏装饰板、纤维石膏板、石膏空心条板、石膏空心砌块和石膏夹心砌块等。石膏还可用来生产各种浮雕和装饰品。如浮雕饰线、艺术灯圈、角花等。石膏制品具有轻质、新颖、美观、

13、价廉等优点。但强度较低、耐水性能差。为了提高石膏的强度及耐水性，近年来我国科研工作者先后研制成功多种石膏外加剂（如石膏专用减水增强剂），给石膏的应用提供了更广阔的前景。第11页/共41页二、石灰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。大家以前在中学化学课也接触过碳酸钙，它是强碱弱酸盐，呈碱性，可以用来制备二氧化碳。那么它在土木工程中有什么用途呢？第12页/共41页（六）木材 木材是一种古老的工程材料。由于具有一些独特的优点，在出现众多新型土木工程材料的今天，木材仍在工程中占有重要地位，特别在装饰领域。木材具有很多优点，如轻质

14、高强；易于加工（如锯、刨、钻等）；有较高的弹性和韧性；能承受冲击和振动作用；导电和导热性能低；木纹美丽；装饰性好等。但木材也有缺点，如构造不均匀，各向异性；易吸湿、吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变形；易燃、易腐等。不过，这些缺陷经加工和处理后，可得到很大程度的改善。木材的分类 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，易得大材，纹理平顺，材质均匀，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，故又 名硬木材。常用树种有榆木、水曲柳、柞木等。第13页/共41页木材的构造树木可分为树皮、木质部和髓心三个部

15、分。而木材主要使用木质部。木质部的构造特征如下：1 边材、心材在木质部中，靠近髓心的部分颜色较深，称为心材。心材含水量较少，不易翘曲变形，抗蚀性较强；外面部分颜色较浅，称为边材。边材含水量高，易干燥，也易被湿润，所以容易翘曲变形，抗蚀性也不如心材。2 年轮、春材、夏材横切面上可以看到深浅相间的同心圆，称为年轮。年轮中浅色部分是树木在春季生长的，由于生长快，细胞大而排列疏松，细胞壁较薄，颜色较浅，称为春材（早材）；深色部分是树木在夏季生长的，由于生长迟绶，细胞小，细胞壁较厚，组织紧密坚实，颜色较深，称为夏材（晚材）。每一年轮内就是树木一年的生长部分。年轮中夏材所占的比例越大，木材的强度越高。3髓

16、心、髓线第一年轮组成的初生木质部分称为髓心（树心）。从髓心成放射状横穿过年轮的条纹，称为髓线。髓心材质松软，强度低，易腐朽开裂。髓线与周围细胞联结软弱，在干燥过程中，木材易沿髓线开裂。第14页/共41页 树木的年轮 第15页/共41页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、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。木材各种强度的关系见表。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

17、、翘曲、病虫害等）。第16页/共41页第二节 近代土木工程材料一、钢材（一）、概述土木工程中应用量最大的金属材料是钢材，它广泛应用于铁路、桥梁、建筑工程等各种结构工程中，在国民经济建设中发挥着重要作用。土木工程用的钢材是指用于钢结构的各种型材（如圆钢、角钢、工字钢等）、钢板、管材和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢丝等。钢材是在严格的技术控制条件下生产的，品质均匀致密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪切强度都很高。常温下能承受较大的冲击和振动荷载，有一定的塑性和很好的韧性。钢材具有良好的加工性能，可以铸造、锻压、焊接、铆接和切割，便于装配。还可以通过热处理方法，在很大范围内改变或控制钢材的性能。第17页/共

18、41页采用各种型钢和钢板制做的钢结构，具有自重小、强度高的特点。钢筋与混凝土组成的钢筋混凝土结构，虽然自重大，但节省钢材。由于混凝土的保护作用，克服了钢材易锈蚀、维护费用高的缺点.由于各类建筑物、构筑物对在各种复杂条件下的使用功能的要求日益提高，建筑用金属材料的发展趋势将是：1、以高效钢材为主体的低合金钢将得到进一步的发展和应用。2、随着冶金工业生产技术的发展，建筑钢材将向具有高强、耐腐蚀、耐疲劳、易焊接、高韧性或耐磨等综合性能的方向发展。3、各种焊接材料及其工艺将随低合金钢的发展不断完善和配套。第18页/共41页（二）、分类将生铁在炼炉中冶炼，将含碳量降低到2以下，并使其杂质控制在指定范围即

19、得到钢。钢锭（或钢坯）经过压力加工（轧制、挤压、拉拔等）及相应的工艺处理后得到钢材。土木工程所使用的钢材大多为普通碳素结构钢的低碳钢和属普通钢类的低合金结构钢。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：(1)、型材。钢结构用钢，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。第19页/共41页工字钢 角钢 槽钢钢丝钢管第20页/共41页(2)、板材。主要是钢结构用钢，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。第21页/共41页（三）、土木工程常用钢

20、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 我国钢结构用钢材的钢类主要有普通碳素结构钢和低合金结构钢。1 碳素结构钢 碳素结构钢指一般结构钢及工程用热轧板、管、带、型、棒材，现行国家标准是碳素结构钢（GB70088）。土木工程中主要应用的碳素结构钢可轧制各种型钢、钢板、钢管与钢筋。2 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，如硅、锰、钒、钛、铌等，加入这些合金元素可使这些钢的强度、耐腐蚀性、耐磨性、低温冲击韧性等得到显著提高和改善。在土木工程中普通低合金结构钢应用日益广泛，在诸 如大跨度桥梁、大型柱网构架、电视塔、

21、大型厅馆中成为主体结构材料。第22页/共41页（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，其材质包括普通碳素钢和普通低合金钢两大类。钢筋按生产工艺性能和用途的不同可分为下列各类。1热轧钢筋 钢筋混凝土结构，对热轧钢筋的要求是机械强度较高，具有一定的塑性、韧性、冷弯性和可焊性。级钢筋的强度较低，但塑性及焊接性好，便于冷加工，广泛用做普通钢筋混凝土中的非预应力钢筋；级与级钢筋的强度较高，塑性及焊接性也较好，广泛用做大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋；级钢筋强度高，但塑性与焊接性较差，适宜作预应力钢筋.2.冷加工钢筋（a）冷拉钢筋为了提高强度以节约钢

22、筋，工程中常按施工规程对钢筋进行冷拉。冷拉后钢筋的强度提高，但塑性、韧性变差，因此，冷拉钢筋不宜用于受冲击或重复荷载作用的结构。（b）冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝是用6.5mm8mm的碳素结构钢通过拔丝机进行多次强力拉拔而成。冷拔低碳钢丝由于经过反复拉拔强化，强度大为提高，但塑性显著降低，脆性随之增加，已属硬钢类钢筋。第23页/共41页 （c）热处理钢筋 热处理钢筋是用热轧螺纹钢筋经淬火和回火的调质处理而成的，公称直径分别为6mm、8mm、2mm和10mm；其强度要求均为屈服点不低于1,325MPa，抗拉强度不低于1,470MPa；其伸长率要求均不低于6。热处理钢筋目前主要用于预应力混凝土。（d）

23、碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线 碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线是预应力混凝土专用钢丝，它们由优质碳素结构钢经过冷加工、热处理、冷轧、绞捻等过程制得。它们的特点是强度高、安全可靠、便于施工。第24页/共41页 二、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，并形成坚硬石材的材料。水泥不但大量应用于土木工程，还广泛用于工业、农业和国防体建设等工程。（一）、水泥的分类 水泥的贮存、运输和保管 水泥按其用途及性能分为：通用水泥，专用水泥，特性水泥。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，以火山灰或潜

24、在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥。分类贮存 不同品种、不同标号的水泥应分别存放，不可混杂。水泥受潮后即产生水化作用，凝结成块，影响水泥的正常使用。所以运输和贮存时应保持干燥。对袋装水泥，地面垫板要高出地30cm，四周离墙30cm，堆放高度一般不超过10袋。存放散装水泥时，地面要抹水泥砂浆。第25页/共41页 一般来说，贮存三个月后的强度约降低1020。所以，水泥存放期一般不应超过三个月。快硬水泥、高铝水泥的规定贮存期限更短（分别为一、二个月）。过期水泥，使用时必须经过试验，并按试验重新确定的标号使用。（二）、硅酸盐水泥 根据国家标准（GB17592）规定，凡由硅酸盐水泥熟料、05石

25、灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（波特兰水泥）。硅酸盐系水泥为干粉状物，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；随着塑性的消失，水泥浆开始产生强度，此时称为水泥的终凝；水泥浆由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。水泥浆终凝后，其强度会随着时间的延长不断增长，并形成坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。第26页/共41页（三）、特种水泥 在实际施工中，往往会遇到一些有特殊要求的工程，如紧急抢修工程、耐热耐酸工程、新旧混凝土搭接工程等。对这些工程，前面介绍的几种水泥均难于满足要求，需要采用其他品种

26、的水泥，如快硬硅酸盐水泥、高铝水泥、白色硅酸盐水泥等。1、快硬硅酸盐水泥 凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。其初凝时间不得早于45min，终凝时间不迟于10h。由于快硬水泥凝结硬化快，故可用来配制早强、高标号混凝土，适用于紧急抢修工程、低温施工工程和高标号混凝土预制件等。但储存和运输中要特别注意防潮，施工时不能与其他水泥混合使用。另外，这种水泥水化放热量大而迅速，不适合用于大体积混凝土工程。第27页/共41页2、快凝快硬硅酸盐水泥 以硅酸钙、氟铝酸钙为主的熟料，加入适量石膏、粒化高炉矿渣、无水硫酸钠，经过磨细制成的

27、一种凝结快、小时强度增长快的水硬性胶凝材料，称为快凝快硬硅酸盐水泥（简称为双快水泥）。双快水泥初凝不得早于10min，终凝不得迟于60min。主要用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修工程。同样不得与其他品种水泥混合使用，并注意放热量大而迅速的特点。3、白色硅酸盐水泥 由白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥（称简白水泥）。磨制水泥时，允许加入不超过水泥质量5的石灰石或窑灰作为外加物。白度是白水泥的一个重要指标。我国白水泥的白度分为四个等级。根据白度及标号，又分为优等品、一等品和合格品。白水泥强度高，色泽洁白，可配制彩色砂浆和涂料、白色或彩色混

28、凝土、水磨石、斩假石 等，用于建筑物的内外装修。白水泥也是生产彩色水泥的主要原料。第28页/共41页4、高铝水泥高铝水泥属铝酸盐系水泥。是由铝酸钙为主，氧化铝含量约50的熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料（旧称矾土水泥）。高铝水泥是一种快硬、高强、耐热及耐腐蚀的胶凝材料。主要特性有：早期强度高、耐高温和耐腐蚀。高铝水泥主要用于工期紧急的工程。如国防、道路和特殊抢修工程等，也可用于冬季施工的工程。5、膨胀水泥 由硅酸盐水泥熟料与适量石膏和膨胀剂共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为膨胀水泥。按水泥的主要成分不同，分为硅酸盐、铝酸盐和硫铝酸盐型膨胀水泥；按水泥的膨胀值及其用途不同，又分为收缩补偿水泥和自应

29、力水泥两大类。膨胀水泥是在硬化过程中不但不收缩，而且有不同程度的膨胀。膨胀水泥除了具有微膨胀性能外，也具有强度发展快，早期强度高的特点。可用于制作大口径输水管和各种输油、输气管，也常用于有抗渗要求的工程、要求补偿收缩的混凝土结构、要求早强的工程结构节点浇筑等。但是，这种水泥的使用温度不宜过高，一般使用温度为60以下为好。第29页/共41页三、混凝土与砂浆（一）混凝土 混凝土也称砼，是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料，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。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大；同时混凝土还具有抗压强度

30、高，耐久性好，强度等级范围宽，使其使用范围出十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。1、混凝土的种类与发展混凝土的种类很多。按胶凝材料不同，分水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；按表观密度不同，分重混凝土、普通混凝土、轻混凝土；按使用功能不同，分结构用混凝土、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；按施工工艺不同，又分喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。第30页/共41页 为了克服混凝土抗拉强度低的缺陷，人们还将水泥混凝土与其他材料复合，出现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维增强混凝

31、土及聚合物浸渍混凝土等。此外，随着混凝土的发展和工程的需要，还出现了膨胀混凝土，加气混凝土，纤维混凝土等各种特殊功能的混凝土。泵送混凝土，商品混凝土以及新的施工工艺给混凝土施工带来方便。目前，混凝土仍向着轻质、高强、多功能、高效能的方向发展，发展复合材料，不断扩大资源，发展预制混凝土和使混凝土商品化也是今后发展的重要方向。第31页/共41页2、普通混凝土（1）组成材料与结构 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。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，

32、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。其结构如图（2）主要技术性质 混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标，包括流动性（稠度）、粘聚性和保水性三个主要方面。强度是混凝土硬化后的主要力学性能，反映混凝土抵抗荷载的量化能力。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。其中以抗压强度最大，抗拉强度最小。第32页/共41页 混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形有

33、化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。第33页/共41页（二）砂浆1、砌筑砂浆砂浆是由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成的。砂浆与混凝土的区别在于不含粗骨料，可认为砂浆是混凝土的一种特例，也可称为细骨料混凝土。砂浆常用的胶凝材料有水泥、石灰、石膏。按胶凝材料不同砂浆又可分为水泥砂浆、石灰砂浆和混合砂浆。混合砂浆有水泥石灰砂浆、水泥粘土砂浆和石灰粘土砂浆等。用于砖石砌体的砂浆称为砌筑砂浆。它起着

34、传递荷载的作用，因此是砌体的重要组成部分。普通水泥、矿渣水泥、火山灰质水泥等常用品种的水泥都可以用来配制砌筑砂浆。有时为改善砂浆的和易性和节约水泥还常在砂浆中掺入适量的石灰或粘土膏浆而制成混合砂浆。新拌的砂浆主要要求具有良好的和易性。和易性良好的砂浆容易在粗糙的砖石底石面上铺设成均匀的薄层，而且能够和底面紧密粘结。砂浆和易性包括流动性和保水性两个方面。第34页/共41页 硬化后的砂浆则应具有所需的强度和对底面的粘结力，而且其变形性不能过大。根据砂浆的抗压强度划分的若干等级，称为砂浆的强度，并以“M”和应保证的抗压强度值（MPa）表示，其强度等级分别为M2.5、M5.0、M7.5、M10、M15

35、、M20。影响砂浆强度的因素有材料性质、配比、施工质量等，此外还受被粘结块体材料的表面吸水性影响。第35页/共41页2、抹面砂浆凡涂抹在建筑物或土木工程构件表面的砂浆，可统称为抹面砂浆。根据抹面砂浆功能的不同，一般可将抹面砂浆分为普通抹面砂浆、装饰砂浆、防水砂浆和具有某些特殊功能的抹面砂浆（如绝热、耐酸、防射线砂浆）等。（1）.普通抹面砂浆普通抹面砂浆的功能是保护结构主体免遭各种侵害，提高结构的耐久性，改善结构的外观。常用的普通抹面砂浆有石灰砂浆、水泥砂浆、水泥混合砂浆、麻刀石灰浆或纸筋石灰浆。为改善抹面砂浆的保水性和粘结力，胶凝材料应比砌筑砂浆多，必要时还可加入少量107胶，以增强其粘结力。

36、为提高抗拉强度、防止抹面砂浆的开裂，常加入部分麻刀等纤维材料。普通抹面砂浆的配合比 材料 体积配合比 材料 体积配合比 水泥砂 1213 石灰石膏砂 1042124 石灰砂 1214 石灰粘土砂 114118 水泥石灰砂 116129 石灰膏麻刀 1001.31002.5（质量比）第36页/共41页（2）.装饰砂浆涂抹在建筑物内外墙表面，能具有美观装饰效果的抹面砂浆通称为装饰砂浆。要选用具有一定颜色的胶凝材料和骨料以及采用某种特殊的操作工艺，使表面呈现出各种不同的色彩、线条与花纹等装饰效果。装饰砂浆所采用的胶凝材料有普通水泥、矿渣水泥、火山灰质水泥、白水泥、彩色水泥，或是在常用水泥中掺加些耐碱

37、矿物颜料配成彩色水泥以及石灰、石膏等。（3）.防水砂浆制作防水层的砂浆叫做防水砂浆。砂浆防水层又叫刚性防水层。这种防水层仅适用于不受振动和具有一定刚度的混凝土或砖石砌体工程。对于变形较大或可能发生不均匀沉陷的结构，都不宜采用刚性防水层。防水砂浆可以用普通水泥砂浆来制作，也可以在水泥砂浆中掺入防水剂来提高砂浆的抗渗能力。第37页/共41页（4）.其它特种砂浆采用水泥、石灰、石膏等胶凝材料与膨胀珍珠岩砂，膨胀蛭石或陶粒砂等轻质多孔骨料，按一定比例配制的砂浆称为绝热砂浆。绝热砂浆具有质轻和良好的绝热性能。一般绝热砂浆是由轻质多孔骨料制成的，都具有吸声性能。还可以配制用水泥、石膏、砂、锯末（其体积比约

38、为1135）拌成的吸声砂浆，吸声砂浆用于室内墙壁和平顶的吸声。耐酸砂浆是用水玻璃（硅酸钠）与氟硅酸钠拌制而成，水玻璃硬化后具有很好的耐酸性能。耐酸砂浆多用作衬砌材料、耐酸地面和耐酸容 器的内壁防护层。在水泥浆中掺入重晶石粉和砂，可配制成有防x射线能力的砂浆；如在水泥浆中掺加硼砂、硼酸等可配制有抗中子辐射能力的砂浆。此类防射线砂浆应用于射线防护工程。第38页/共41页第三节 现代土木工程材料一、沥青、沥青制品与其他防水材料二、玻璃、陶瓷制品三、人造板材四、塑料及制品五、绝热材料 分为无机和有机六、吸声隔热材料七、装饰材料第39页/共41页八、新型复合材料九、绿色材料即“环保、健康、安全、节能”特征：建材生产尽量少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物；采用低能耗、无污染环境的生产技术；在生产中不得使用甲醛、芳香族、碳氢化合物等，不得使用铅、镉、铬及其化合物制成的颜料、添加剂和制品；产品不仅不损害人体健康，而且有益于人体健康；产品具有多功能，如：抗菌、灭菌、除霉、除臭、隔热保温、防火、调温、消磁、防辐射、抗静电等功能；产品可循环和回收利用，无污染废弃物以防止造成二次污染。第40页/共41页感谢您的观看。第41页/共41页