土木工程材料 緒論PPT課件

1、山西侯馬西客站封頂?shù)涠Y10小時后坍塌 2007年11月25日凌晨1時許，位于山西侯馬市西城區(qū)北方輕工城中心位置，正在修建中的侯馬市西客站兩層候車大廳坍塌，造成至少2人死亡。 第1頁/共39頁教 材第2頁/共39頁第一章 緒論 重點：土木工程材料的分類、標準 難點：數(shù)值處理與分析 主要內(nèi)容： 一、土木工程材料的地位 二、土木工程材料的分類 三、土木工程材料的發(fā)展 四、土木工程材料與土木工程的關(guān)系 五、土木工程材料的性能檢測與技術(shù)標準 六、土木工程材料的學習方法第3頁/共39頁一、土木工程材料的地位 土木工程材料是指應(yīng)用于土木工程建設(shè)中的無機材料、有機材料和復合材料的總稱。通常根據(jù)工程類別在材料名

2、稱前加以適當區(qū)分，如建筑工程常用材料稱為建筑材料；道路（含橋梁）工程常用材料稱為道路建筑材料；主要用于港口碼頭時，則稱為港工材料；主要用于水利工程的稱為水工材料。此外，還有市政材料、軍工材料、核工業(yè)材料等等。 土木工程材料的地位：土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)第4頁/共39頁二、土木工程材料的分類 材料來源作 用化學成分第5頁/共39頁按照材料的來源分材料來源v按來源可把材料分為天然材料和人造材料 ，天然材料如石材、木材；人造材料如水泥、鋼材 第6頁/共39頁按化學成份分化學成分第7頁/共39頁 按土木工程材料在工程中的作用通常分為結(jié)構(gòu)承重材料、墻體圍護材料、建筑功能材料。材料在工程中的作用第8頁/共39

3、頁三、土木工程材料的發(fā)展 古代時期 ： 近現(xiàn)代時期： 現(xiàn)代時期：材料科學的發(fā)展標志著人類文明的進步。人類的歷史也是按制造生產(chǎn)工具所用材料的種類劃分的，由史前的石器時代，經(jīng)過青銅器時代、鐵器時代，發(fā)展到今天的人工合成材料時代，均標志著材料科學的進步。同樣，土木工程材料的發(fā)展也標志著土木工程建設(shè)事業(yè)的進步。高層建筑、大垮度結(jié)構(gòu)、預應(yīng)力結(jié)構(gòu)、海洋工程等等，無一不與土木工程材料的發(fā)展緊密相連。從目前我國的土木工程材料現(xiàn)狀來看，普通水泥、普通鋼材、普通混凝土、普通防水材料仍是最主要的土木工程材料。這是因為這一類材料有比較成熟的生產(chǎn)工藝和應(yīng)用技術(shù)；使用性能尚能滿足目前的消費需求。雖然近年來土木工程材料工業(yè)

4、有了長足的進步和發(fā)展，但與發(fā)達國家相比，還存在著品種少、質(zhì)量檔次低、生產(chǎn)和使用能耗大及浪費嚴重等問題。因此如何發(fā)展和應(yīng)用新型土木工程材料已成為現(xiàn)代化建設(shè)急需解決的關(guān)鍵問題。第9頁/共39頁昔日蕭山農(nóng)民的毛草房第10頁/共39頁今朝安居樓昔日破草房第11頁/共39頁內(nèi)鄉(xiāng)驚現(xiàn)明清時期石頭房村落(圖)第12頁/共39頁內(nèi)鄉(xiāng)驚現(xiàn)明清時期石頭房村落(圖)中新河南網(wǎng)南陽8月2日電（段舒航 馬付才/文 徐海林/圖）以天下第一衙內(nèi)鄉(xiāng)縣衙而著稱于世的內(nèi)鄉(xiāng)縣新近又有驚人發(fā)現(xiàn)：竟在該縣乍嶇鄉(xiāng)畫眉鋪村羽毛山腰間的吳埡自然村，竟然完好保存著即使當今中國南方少數(shù)民族地區(qū)亦不多見的石頭房村落。 該石頭房村落堪稱“露天民俗博

5、物館“，距內(nèi)鄉(xiāng)縣衙僅有6公里。“吳埡”是指吳氏家族住在兩山對峙的高地。石頭房，顧名思義，是墻體全部以不規(guī)則且形態(tài)各異的石頭為基本材料而建成的房子。石頭房順應(yīng)自然，依山而建，隨地形和功能的需要，靈活布局，鱗次櫛比，高低錯落。有的視山坡的陡緩分層筑臺，在臺地上建房；有的在地面不等高的空間，采取屋頂?shù)雀叩孛娌坏雀叩霓k法建房；有的干脆后墻靠著陡峭的崖壁，三邊以石頭砌墻建房。加之這個石頭房村落周圍的山上全是綠色，奇樹異草，風景優(yōu)美，氣候宜人，使人一置身于此地便流連忘返。 據(jù)了解， 吳埡石頭房村落共有50余戶人家。無論是屋架房、平房、樓房，幾乎全是清一色的石頭房。這些房屋大多建于清末。其石墻青瓦、質(zhì)樸簡潔

6、，造價低廉，經(jīng)風耐雨，保存完整，古貌遺風，十分獨特。 長年生活于斯的山民積累了豐富的石料開采經(jīng)驗。整座村落像一座粉裝玉砌的城堡。大片表灰、金灰的石頭房，貫通全村的石板路，石砌的樓門、階梯、院墻以及茅房，乃至各家各戶使用的石盆、石缸、石槽、石磨、石碾、石桌、石凳、石磙、石林、奇石和石縫中的老柿樹、棗樹、竹林，為山鄉(xiāng)人家創(chuàng)造了一個巧奪天工的石頭世界。倘若身臨其境，令人仿佛走進了古代隱士的理想家園。通過吳埡村吳氏家族的生產(chǎn)生活，以小見大，以物證俗，反映了宛西山區(qū)傳統(tǒng)村落和居民的典型牲，體現(xiàn)了百余年間近現(xiàn)代南陽盆地宛西風情，具有重要的建筑文化、農(nóng)耕文明和歷史遺產(chǎn)價值。資料第13頁/共39頁第14頁/共

7、39頁第15頁/共39頁異域風情木屋第16頁/共39頁長沙市中心沿線密集的高層建筑樓群第17頁/共39頁第18頁/共39頁“鳥巢”使用的鋼材材質(zhì)絕大部分為345和345GJD鋼材，局部受力大部位采用了460鋼材。460鋼材是專為搭建鳥巢而研制生產(chǎn)的，經(jīng)過多次試制于2005年月試制成功，它確保了國家體育場工程建設(shè)的順利進行。第19頁/共39頁第20頁/共39頁第21頁/共39頁 混凝土路面施工 第22頁/共39頁透水混凝土路面(圖)第23頁/共39頁水利工程建筑物 防洪澇災(zāi)害，興農(nóng)田灌溉，供城鄉(xiāng)用水，開發(fā)水電資源的主要手段。第24頁/共39頁三峽工程右岸三期碾壓混凝土圍堰 第25頁/共39頁第2

8、6頁/共39頁 隨著現(xiàn)代化建筑向高層、大跨度、節(jié)能、美觀、舒適的方向發(fā)展和人民生活水平、國民經(jīng)濟實力的提高，特別是基于新型土木工程材料的自重輕、抗震性能好、能耗低、大量利用工業(yè)廢渣等優(yōu)點，研究開發(fā)和應(yīng)用土木工程新材料已成為必然。遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，土木工程材料的發(fā)展方向可以理解為：1 生產(chǎn)所用的原材料要求充分利用工業(yè)廢料、能耗低、可循環(huán)利用、不破壞生態(tài)環(huán)境、有效保護天然資源。2 生產(chǎn)和使用過程不產(chǎn)生環(huán)境污染，即廢水、廢氣、廢渣、噪音等零排放。3 做到產(chǎn)品可再生循環(huán)和回收利用。4 產(chǎn)品性能要求輕質(zhì)、高強、多功能，不僅對人畜無害，而且能凈化空氣、抗菌、防靜電、防電磁波等等。5 加強材料的耐久性研究

9、和設(shè)計。6主產(chǎn)品和配套產(chǎn)品同步發(fā)展，并解決好利益平衡關(guān)系。 第27頁/共39頁四、土木工程材料與土木工程的關(guān)系 土木工程材料在建設(shè)工程中有著舉足輕重的地位。 首先，土木工程材料是建設(shè)工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。土建工程中，土木工程材料的費用占土建工程總投資的60%左右，因此，土木工程材料的價格直接影響到建設(shè)投資。 第二，土木工程材料與建筑結(jié)構(gòu)和施工之間存在著相互促進、相互依存的密切關(guān)系。一種新型土木工程材料的出現(xiàn)，必將促進建筑形式的創(chuàng)新，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)也將相應(yīng)改進和提高。同樣，新的建筑型式和結(jié)構(gòu)布置，也呼喚新的土木工程材料，并促進土木工程材料的發(fā)展。例如，采用建筑砌塊和板材替代實心粘土磚墻體材料，

10、就要求結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計和施工工藝、施工設(shè)備的改進；高強混凝土的推廣應(yīng)用，要求新的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)規(guī)程；同樣，高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)、預應(yīng)力結(jié)構(gòu)的大量應(yīng)用，要求提供更高強度的混凝土和鋼材，以減小構(gòu)件截面尺寸，減輕建筑物自重；又如隨著建筑功能的要求提高，需要提供同時具有保溫、隔熱、隔聲、裝飾、耐腐蝕性能的多功能土木工程材料等等。第28頁/共39頁 第三，構(gòu)筑物的功能和使用壽命在很大程度上取決于土木工程材料的性能。如裝飾材料的裝飾效果、鋼材的銹蝕、混凝土的劣化、防水材料的老化問題等等，無一不是材料問題，也正是這些材料特性構(gòu)成了構(gòu)筑物的整體性能。因此，從強度設(shè)計理論向耐久性設(shè)計理論的轉(zhuǎn)變，關(guān)健在

11、于材料耐久性的提高。 第四，建設(shè)工程的質(zhì)量，在很大程度上取決于材料的質(zhì)量控制。如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量主要取決于混凝土強度、密實性和是否產(chǎn)生裂縫。在材料的選擇、生產(chǎn)、儲運、使用和檢驗評定過程中，任何環(huán)節(jié)的失誤，都可能導致土木工程的質(zhì)量事故，事實上，在國內(nèi)外土木工程建設(shè)中的質(zhì)量事故，絕大部分都與材料的質(zhì)量缺損相關(guān)。 最后，構(gòu)筑物的可靠度評價，在很大程度上依存于材料可靠度評價。材料信息參數(shù)是構(gòu)成構(gòu)件和結(jié)構(gòu)性能的基礎(chǔ)，在一定程度上“材料構(gòu)件結(jié)構(gòu)”組成了宏觀上的“本構(gòu)關(guān)系”。因此，作為一名土木工程技術(shù)人員，無論是從事設(shè)計、施工或管理工作，均必須掌握土木工程材料的基本性能，并做到合理選材、正確的使用和維護

12、保養(yǎng)。 第29頁/共39頁五、土木工程材料的標準 技術(shù)標準的分類：通常分為基礎(chǔ)標準、產(chǎn)品標準和方法標準。 在我國，技術(shù)標準分為四級： 國家標準、部頒標準、地方標準和企業(yè)標準 國家標準是由國家標準局發(fā)布的全國性的指導技術(shù)文件，其代號為GB。 部頒標準也是全國性的指導技術(shù)文件，但它由各行業(yè)主管部門（或總局）發(fā)布，其代號按各部門名稱而定。如建材標準代號為JC，建工標準代號為JG，與建材相關(guān)的部頒標準還有交通標準（JT）、石油標準（SY）、化工標準（HG）、水電標準（SD）、冶金標準（YJ）等等。 地方標準（DB）是地方主管部門發(fā)布的地方性指導技術(shù)文件。 企業(yè)標準則僅適用于本企業(yè)，其代號為QB；凡沒有

13、制定國家標準、部頒標準的產(chǎn)品，均應(yīng)制訂相應(yīng)的企業(yè)標準。第30頁/共39頁 隨著我國對外開放，常常還涉及到一些與土木工程材料關(guān)系密切的國際或外國標準，其中主要有國際標準（ISO）、美國材料試驗協(xié)會標準（ASTM）、日本工業(yè)標準（JIS）、德國工業(yè)標準（DIN）、英國標準（BS）、法國標準（NF）等。熟悉有關(guān)的技術(shù)標準，并了解制定標準的科學依據(jù)，也是十分必要的。第31頁/共39頁GB 國家標準 JC 建材局標準 JGJ 建設(shè)部標準ASTM 美國國家標準 BS 英國國家標準 DIN 德國國家標準 JIS 日本國家標準 ISO 國際標準第32頁/共39頁性能檢測的基本技術(shù) 測試 取樣：代表性 儀器的選

14、擇：符合精度 試驗：試驗規(guī)程 結(jié)果計算與評定：算術(shù)平均值第33頁/共39頁 試驗條件： 溫度 濕度 試件尺寸與受荷面平整度 加荷速度 試驗報告 試驗名稱、內(nèi)容、測試數(shù)據(jù)與計算結(jié)果等 簽字第34頁/共39頁數(shù)據(jù)處理與分析 數(shù)值修約規(guī)則 擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字為5，而右面無數(shù)字或皆為0時，若所保留的末位數(shù)字為奇數(shù)（1，3，5，7，9）則進一，為偶數(shù)（2，4，6，8，0）則舍棄。 0.89500 （保留兩位小數(shù)，為0.90） 0.88500 （保留兩位小數(shù)，為0.88） 平均值、標準差、變異系數(shù)第35頁/共39頁 3進舍規(guī)則 3.1擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字小于5時，則舍去，即保留的各位數(shù)字不變。

15、例1：將12.1498修約到一位小數(shù)，得12.1。 例2：將12.1498修約成兩位有效位數(shù)，得12。 3.2擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字大于5；或者是5，而其后跟有并非全部為0的數(shù)字時，則進一，即保留的末位數(shù)字加1。 例1：將1268修約到 “ 百 ” 數(shù)位，得1310 2 （特定時可寫為1300）。 例2：將1268修約成三位有效位數(shù)，得12710（特定時可寫為1270）。 例3：將10.502修約到個數(shù)位，得11。 注：本標準示例中， “ 特定時 ” 的涵義系指修約間隔或有效位數(shù)明確時。 3.3擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字為5，而右面無數(shù)字或皆為0時，若所保留的末位數(shù)字為奇數(shù)（1，3，5，7，9

16、）則進一，為偶數(shù)（2，4，6，8，0）則舍棄。 中華人民共和國國家標準數(shù)值修約規(guī)則（GB817087） 本標準適用于科學技術(shù)與生產(chǎn)活動中試驗測定和計算得出的各種數(shù)值需要修約時，除另有規(guī)定者外，應(yīng)按本標準給出的規(guī)則進行。 摘自第36頁/共39頁六、土木工程材料的學習方法 學習目的：屬于專業(yè)基礎(chǔ)課。配合專業(yè)課，為專業(yè)設(shè)計和施工提供合理選擇和使用材料的基本知識；為今后從事建筑材料科學技術(shù)的專業(yè)研究打下必要的基礎(chǔ)。 學習方法 1、抓重點 重點章節(jié)：水泥、混凝土、鋼材、防水材料 材料的組成、結(jié)構(gòu)；材料的性質(zhì)；材料的應(yīng)用 本課程作為土木工程類的專業(yè)基礎(chǔ)課，在學習中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)行的技術(shù)標準，以土木工程材料的性能及合理使用為中心，注意事物的本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系。例如在學習某一材料的性質(zhì)時，不能只滿足于甲乙丙丁地知道該材料具有哪些性質(zhì)，有哪些表象，重要的是應(yīng)當知道形成這些性質(zhì)的內(nèi)在原因、外部因素及這些性能之間的相互關(guān)系。第37頁/共39頁 對于同一類屬的不同品種材料，不但要學習它們的共性，更重要的是要了解它們各自的特性和具備這些特性的原因。例如學習各種水泥時，不但要知道它們都能在水中硬化等共性，更要注意它們各自的質(zhì)的區(qū)別及因而反映在性能上的差異。一切材料的性能都不是固定不變的，在使用過程中，甚