《土木工程概论》课件-第3讲 土木工程材料.pdf
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1、土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业第第第第3 3讲讲讲讲 土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料邵阳学院邵阳学院邵阳学院邵阳学院杨宗耀杨宗耀杨宗耀杨宗耀教 授 级 高 级 工 程 师教 授 级 高 级 工 程 师教 授 级 高 级 工 程 师教 授 级 高 级 工 程 师1 土木工程材料的分类及性质土木工程材料的分类及性质2 土木工程材料简述土木工程材料简述3 土木工程结构材料土木工程结构材料土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业【教学要求】【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，
2、了解材料工业的发展及展望。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】【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。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】【教学难点】四类结构材料的特性。四类结构材料的特性。第3讲 土木工程材料第3讲 土木工程材料土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业任何土木工程建（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任何
3、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。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。前言前言共共52页 第页 第1页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业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
4、种材料都可用作土木工程材料。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。前言前言 保证工程质量；影响工程造价；促进工程技术进步。保证工程质量；影响工程造价；促进工程技术进步。材料在土木工程中的三大作用：材料在土木工程中的三大作用：共共52页 第页 第2页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业1 土木工程材料的分类及性质土木工程材料的分类及性质1.1按材料组成分类：按材料组成分类：非金属材料非金属材料材料分类材料分类无机材料无机材料金属材
5、料金属材料有机材料有机材料有色金属有色金属黑色金属黑色金属砂、石、砖、瓦、水泥、石灰、混凝土、砂浆、无机纤维、玻璃砂、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、塑料木材、沥青、油漆、有机纤维、塑料生铁、铸铁、碳素钢、合金钢生铁、铸铁、碳素钢、合金钢铝、铅、铜、锌、锡等及其合金铝、铅、铜、锌、锡等及其合金第3讲 土木工程材料第3讲 土木工程材料共共52页 第页 第3页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业1.2 按材料的作用分类：按材料的作用分类：土木工程材料土木工程材料承重材料承重材料围护材料围护材料胶结材料胶结材料装饰材料装饰材料
6、承受各种作用力，主要有：钢材、混凝土、木材、石材、砖、砌块等承受各种作用力，主要有：钢材、混凝土、木材、石材、砖、砌块等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、沥青水泥、石灰、石膏、沥青1 土木工程材料的分类及性质1 土木工程材料的分类及性质共共52页 第页 第4页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业1.3 按材料的用途分类按材料
7、的用途分类1 土木工程材料的分类及性质1 土木工程材料的分类及性质建筑结构材料建筑结构材料桥梁结构材料桥梁结构材料路面结构材料路面结构材料水工结构材料水工结构材料建筑墙体材料建筑墙体材料建筑防水材料建筑防水材料建筑装饰材料建筑装饰材料建筑保温材料建筑保温材料结构材料结构材料功能材料功能材料共共52页 第页 第5页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业1.4 土木工程材料的性质土木工程材料的性质材料性质材料性质物理性质物理性质力学性质力学性质密度、含水率、吸水性、透水性、导热性、耐火性、收缩膨胀等密度、含水率、吸水性、透水性、导热性、耐火性、收缩膨胀等耐久性耐久性强度、变
8、形、弹性、塑性、韧性等强度、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1 土木工程材料的分类及性质共共52页 第页 第6页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业2 土木工程材料简述土木工程材料简述2.1 砖：砖：砌筑材料砌筑材料砖是一种常用的砌筑材料，历史攸久，有砖是一种常用的砌筑材料，历史攸久，有“秦砖汉瓦”“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
9、于墙体、基础、柱等砌筑工程中。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。第3讲 土木工程材料第3讲 土木工程材料 按生产工艺分：按生产工艺分：烧结砖烧结砖和和非烧结砖非烧结砖；按所用原材料分：；按所用原材料分：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和和灰砂砖灰砂砖等；按有无孔洞分：等；按有无孔洞分：空心砖、多孔砖空心砖、多孔砖和和实心砖实心砖。共共52页 第页 第7页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业传统粘土砖毁
10、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。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。2.1 砖2.1 砖烧结空心砖烧结空心砖粘土烧结实心砖烧结多孔砖粘土烧结实心砖烧结多孔砖共共52页 第页 第8页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业煤矸石页岩煤矸石页岩烧结砖烧结砖粉煤灰蒸压砖粉煤灰蒸压砖蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖炉渣砖炉渣砖利用粉煤灰、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。利用粉煤灰、煤矸石、页岩和工业废渣制砖，是三废利用、变
11、废为宝的有效途径。2.1 砖2.1 砖共共52页 第页 第9页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业近年来国内外都在研制近年来国内外都在研制非烧结砖非烧结砖。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。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：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。等。石膏空心砌块加气混凝土
12、砌块石膏空心砌块加气混凝土砌块混凝土空心砌块混凝土空心砌块2.1 砖共2.1 砖共52页 第页 第10页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业2.2 瓦：瓦：屋面材料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。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
13、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2 土木工程材料简述小青瓦机制平瓦小青瓦机制平瓦共共52页 第页 第11页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业目前，瓦的种类较多，有目前，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。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水泥瓦石棉水泥瓦玻璃钢瓦2.2 瓦2.2 瓦共共52页 第页 第12页
14、页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业石子石子毛石（片石）料石饰面石材色石渣毛石（片石）料石饰面石材色石渣2.3 石石凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，统称为凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，统称为天然石材天然石材。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。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，
15、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2 土木工程材料简述共共52页 第页 第13页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业也称也称片石片石，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，是采石场由爆破直接获得的形状不规整的石块。毛石又分为乱毛石乱毛石和和平毛石平毛石。平毛石平毛石是是是形状虽不规则，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；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；乱毛石乱毛石是形状不规则、只可用作
16、毛石混凝土的骨料或路基填筑是形状不规则、只可用作毛石混凝土的骨料或路基填筑的石块的石块的石块。的石块。毛石挡土墙毛石挡土墙羌族的乱毛石建筑羌族的乱毛石建筑2.3 石2.3 石2.3.1 毛石：毛石：共共52页 第页 第14页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业汉白玉桥梁粗料石桥梁粗料石堆场汉白玉桥梁粗料石桥梁粗料石堆场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毛料石、粗料石、半细料石粗料石、半细料石和和细料石细料石四种。料石一般由致密均匀的砂岩、
17、石灰岩、花岗岩加工而成。四种。料石一般由致密均匀的砂岩、石灰岩、花岗岩加工而成。2.3.2 料石：料石：料石建筑料石建筑2.3 石2.3 石共共52页 第页 第15页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业五彩缤纷的大理石、花岗岩五彩缤纷的大理石、花岗岩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大理石和和花岗岩花岗岩两大类。两大类。2.3.3饰面石材：饰面石材：2.3 石2.3 石共共52页 第页 第16页页土木工
18、程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业板岩板岩剁斧石剁斧石火烧石火烧石机刨石机刨石2.3 石2.3 石共共52页 第页 第17页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业蘑菇石装饰墙面效果蘑菇石装饰墙面效果蘑菇石板材蘑菇石板材2.3 石2.3 石共共52页 第页 第18页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业文化石文化石网粘石网粘石2.3 石2.3 石共共52页 第页 第19页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业不同颜色的色石渣不同颜色的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
19、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。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。镜面水磨石地面镜面水磨石地面2.3.4 色石渣：色石渣：2.3 石2.3 石共共52页 第页 第20页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业碎石碎石粒径大于粒径大于 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。的岩石颗粒，分碎石和卵石。在混凝土组成材
20、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。2.3.5 石子：石子：卵石卵石2.3 石2.3 石湖北清江水布娅电站砂石加工系统湖北清江水布娅电站砂石加工系统共共52页 第页 第21页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业天然砂可分为河砂、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。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。2.4 砂砂由自然条件作用（主要是岩石风化）而形成，粒径在由自然条件作用（主要是岩石风化）而
21、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。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：人工砂：天然砂：2.3 石2.3 石共共52页 第页 第22页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业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、细砂粗砂、中砂、细砂之分。土木工程常用的是之分。土木工程常用的是中、粗砂中、粗砂。2.3 石2.3 石人工砂石骨料系统人工砂石
22、骨料系统-砂石筛分砂石筛分共共52页 第页 第23页页土木工程概论土木工程概论邵阳学院 土木专业邵阳学院 土木专业包括包括石灰石灰和和石膏石膏，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。，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。2 土木工程材料简述2 土木工程材料简述2.5 石灰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。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
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