土木工程材料（土木工程課件）

土木工程材料土木工程材料2.1.1一般材料土木工程材料一般材料砂木材磚砌塊石材瓦1.木材土木工程材料木材是人類使用最早的建筑材料之一。木材是由樹木加工而成的。木材樹種從樹葉的外形上可分為針葉樹和闊葉樹兩大類。1.木材土木工程材料1.木材土木工程材料1.木材土木工程材料1.木材土木工程材料1.木材土木工程材料1.木材土木工程材料1.木材土木工程材料2.砂土木工程材料砂是組成混凝土和砂漿的主要材料之一。砂一般分為天然砂和人工砂兩類，天然砂是巖石風(fēng)化后形成的大小不等、由不同礦物散粒組成的混合物，一般分河砂、海砂及山砂。河砂、海砂顆粒多呈圓形，表面光滑，與水泥的黏結(jié)較差；山砂顆粒多具有棱角，表面粗糙，與水泥黏結(jié)較好；河砂較為潔凈，應(yīng)用較廣。3.石材土木工程材料石材是最古老的建筑材料之一。天然石材具有很高的抗壓強(qiáng)度及良好的耐磨性和耐久性，經(jīng)加工后富有裝飾性，且資源分布廣，蘊(yùn)藏量豐富，便于就地取材。（1）毛石土木工程材料毛石是不成形的處于開采后的自然狀態(tài)的石料，有亂毛石和平毛石兩種。毛石主要用于砌筑建筑物基礎(chǔ)、勒腳、墻身、擋土墻、堤岸及護(hù)坡，還可以用來澆筑片石混凝土。（1）毛石土木工程材料（1）毛石土木工程材料（2）料石土木工程材料料石是指以人工斬鑿或機(jī)械加工而成的形狀比較規(guī)則的六面體塊石（見圖2-11）。料石一般由致密的砂巖、石灰?guī)r、花崗巖加工而成，主要用于建筑物的基礎(chǔ)、勒腳、墻體等部位，半細(xì)料石和細(xì)料石主要用作鑲面材料。（2）料石土木工程材料（3）石板土木工程材料石板是用致密的巖石鑿平或鋸成的一定厚度的巖石板材，一般采用大理巖或花崗巖加工制作。石板主要用作飾面板材，其中花崗巖板材主要用于建筑工程室外裝修（見圖2-12）；裝飾大理石板材經(jīng)研磨拋光成鏡面，主要用于室內(nèi)裝飾（見圖2-13）。（3）石板土木工程材料（3）石板土木工程材料（4）色石渣土木工程材料色石渣也稱為色石子，是由天然大理石、白云石、方解石或花崗巖等石材經(jīng)破碎、篩選加工而成。色石渣作為集料主要用于人造大理石、水磨石（見圖2-14）、水刷石（見圖2-15）、干粘石、斬假石等建筑物面層的裝飾工程。（4）色石渣土木工程材料（4）色石渣土木工程材料（5）石子土木工程材料石子可以分為碎石和卵石，粒徑為4.75~90mm。在混凝土中，石子也稱為粗集料。石子除用作混凝土中的集料外，在路橋工程、鐵道工程的路基道砟中也常用到。4.磚土木工程材料磚是重要的砌筑材料，根據(jù)生產(chǎn)工藝可以分為兩類：通過焙燒工藝制得的燒結(jié)磚；通過蒸養(yǎng)或蒸壓工藝制得的蒸養(yǎng)磚或蒸壓磚（也稱為免燒磚）。4.磚土木工程材料燒結(jié)磚1蒸養(yǎng)（壓）磚2混凝土路面磚34.磚土木工程材料4.磚土木工程材料4.磚土木工程材料4.磚土木工程材料4.磚土木工程材料5.瓦土木工程材料瓦（見圖2-21）是屋面材料。瓦的種類較多，按所用材料分類，有黏土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、鋼絲網(wǎng)水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃鋼瓦、瀝青瓦等；按形狀分類，有平瓦和波形瓦兩類。5.瓦土木工程材料6.砌塊土木工程材料砌塊是發(fā)展迅速的一種砌筑材料，除用于砌筑墻體外，還可用于砌筑擋土墻、高速公路音障及其他砌塊構(gòu)成物。砌塊按其特征可分為實(shí)心砌塊、空心砌塊兩種，如圖2-22所示。6.砌塊土木工程材料6.砌塊土木工程材料2.1.2混凝土和砂漿土木工程材料混凝土砂漿混凝土和砂漿（1）混凝土的組成及分類土木工程材料混凝土是由膠凝材料、水、粗集料、細(xì)集料按適當(dāng)?shù)谋壤柚疲ㄒ妶D2-24）成拌合物，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材。混凝土種類繁多，根據(jù)膠凝材料的種類，可分為水泥混凝土、瀝青混凝土、聚合物混凝土、聚合物水泥混凝土等?；炷涟幢碛^密度可分為重混凝土、普通混凝土和輕混凝土。（1）混凝土的組成及分類土木工程材料（2）混凝土的特點(diǎn)土木工程材料混凝土的缺點(diǎn)主要是抗拉強(qiáng)度低、受拉時(shí)變形能力小、破壞時(shí)呈脆性破壞、自重大等。（3）普通混凝土土木工程材料普通混凝土由水泥、水、砂和石子組成（見圖2-25）。為改善混凝土的某些性能，還常摻入適量的外加劑和礦物摻合料。常用的外加劑有減水劑、早強(qiáng)劑、引氣劑、緩凝劑、速凝劑、防凍劑、泵送劑等。常用的礦物摻合料有粉煤灰、硅粉、?；郀t礦渣、氟石粉等。（3）普通混凝土土木工程材料（4）鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土土木工程材料鋼筋混凝土是指配置鋼筋的混凝土（見圖2-26）。為克服混凝土抗拉強(qiáng)度低的弱點(diǎn)，在混凝土中合理地配置鋼筋，可充分發(fā)揮混凝土抗壓強(qiáng)度高和鋼筋抗拉強(qiáng)度高的特點(diǎn)，使之共同承受荷載并滿足工程結(jié)構(gòu)的需要。（4）鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土土木工程材料（4）鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土土木工程材料（5）其他混凝土土木工程材料①高性能混凝土。②高強(qiáng)度混凝土。③粉煤灰混凝土。④泵送混凝土。⑤輕集料混凝土。（5）其他混凝土土木工程材料⑥防水混凝土。⑦纖維增強(qiáng)混凝土。⑧聚合物混凝土。⑨干硬性混凝土。⑩碾壓混凝土。（5）其他混凝土土木工程材料（5）其他混凝土土木工程材料2.砂漿土木工程材料砂漿由膠凝材料、細(xì)集料、摻合料和水按適當(dāng)比例配合、拌制并經(jīng)硬化而成。砂漿主要用于砌筑、抹面、修補(bǔ)和裝飾工程。常用的砂漿膠凝材料有石灰、水泥等。2.砂漿土木工程材料砌筑砂漿抹面砂漿其他特種砂漿砂漿預(yù)拌砂漿（1）砌筑砂漿土木工程材料砌筑砂漿是將磚、石砌塊黏結(jié)成砌體的砂漿。砌筑砂漿可黏結(jié)磚、石砌塊以構(gòu)成砌體，傳遞荷載、協(xié)調(diào)變形，是砌體的重要組成部分。砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求或規(guī)范規(guī)定確定，重要的砌體應(yīng)選用強(qiáng)度等級(jí)高的砂漿。（2）抹面砂漿土木工程材料抹面砂漿是粉刷在建筑物或建筑構(gòu)件表面的砂漿，可保護(hù)基層材料，并有一定的裝飾作用。根據(jù)功能不同，抹面砂漿可分為普通抹面砂漿、裝飾砂漿、防水砂漿和具有某些特殊功能的抹面砂漿（防水、耐酸、絕熱和吸聲等）。（2）抹面砂漿土木工程材料（2）抹面砂漿土木工程材料（2）抹面砂漿土木工程材料（3）其他特種砂漿土木工程材料（4）預(yù)拌砂漿土木工程材料預(yù)拌砂漿是指由專業(yè)生產(chǎn)廠生產(chǎn)的濕拌砂漿或干混砂漿。濕拌砂漿是將水泥、細(xì)集料、礦物摻合料、外加劑、添加劑和水按一定的比例在攪拌站經(jīng)計(jì)量、拌制后運(yùn)至使用地點(diǎn)，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使用的拌合物。2.1.3膠凝材料土木工程材料土木工程材料中，凡是經(jīng)過一系列物理、化學(xué)作用能將散粒狀或塊狀材料黏結(jié)成整體的材料統(tǒng)稱為膠凝材料。根據(jù)膠凝材料的化學(xué)組成，一般可分為無機(jī)膠凝材料和有機(jī)膠凝材料兩大類。1.石膏土木工程材料天然石膏的主要成分為二水石膏（CaSO4·2H2O）。將二水石膏在非密閉的窯爐中加熱脫水可得到半水石膏（CaSO4·1/2H2O），即建筑石膏。1.石膏土木工程材料2.石灰土木工程材料石灰是土木工程中使用較早的礦物膠凝材料之一。生石灰（見圖2-35，主要成分為CaO）是將石灰石（主要成分為CaCO3）在1000~1100℃高溫中煅燒獲得的。將生石灰加水可使其消解（見圖2-36）為熟石灰。熟石灰又稱為消石灰，主要成分為Ca(OH)2。2.石灰土木工程材料2.石灰土木工程材料3.水玻璃土木工程材料水玻璃俗稱泡花堿，是一種能溶于水的硅酸鹽（見圖2-37）。常用的是硅酸納水玻璃（Na2O·nSiO2）。水玻璃具有良好的黏結(jié)性能和高度的耐酸性能，可配制快凝堵漏防水劑，或用于土壤加固等。3.水玻璃土木工程材料4.水泥土木工程材料水泥漿體不但能在空氣中硬化，還能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)增長其強(qiáng)度。水泥是土木工程中應(yīng)用最廣泛的膠凝材料之一。4.水泥土木工程材料4.水泥土木工程材料5.瀝青及瀝青混合料土木工程材料瀝青是一種褐色或黑褐色的有機(jī)膠凝材料，按產(chǎn)源可分為地瀝青（包括天然瀝青、石油瀝青）和焦油瀝青（包括煤瀝青、頁巖瀝青），常用的主要是石油瀝青。5.瀝青及瀝青混合料土木工程材料5.瀝青及瀝青混合料土木工程材料2.1.4金屬材料土木工程材料土木工程中，金屬材料有著廣泛的用途。金屬材料可分為黑色金屬和有色金屬兩大類。黑色金屬是指以鐵元素為主要成分的金屬及其合金，如生鐵和鋼等；有色金屬是指以其他金屬元素為主要成分的金屬及其合金，如鋁合金、銅合金等。1.3.1建設(shè)項(xiàng)目和建設(shè)程序土木工程材料鋼材1鋁合金及其制品21.鋼材土木工程材料鋼材是土木工程中應(yīng)用最多的金屬材料，主要應(yīng)用于鐵路、橋梁、建筑工程等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（見圖2-42）和鋼結(jié)構(gòu)（見圖2-43）。1.鋼材土木工程材料1.鋼材土木工程材料1.鋼材土木工程材料1.鋼材土木工程材料1.鋼材土木工程材料1.鋼材土木工程材料2.鋁合金及其制品土木工程材料純鋁可加工成鋁粉，用于加氣混凝土的發(fā)氣或防腐涂料（銀粉漆）。在鋁中加入錳、鎂、銅、鋅等可制成鋁合金，其強(qiáng)度和硬度等顯著提高。2.鋁合金及其制品土木工程材料2.鋁合金及其制品土木工程材料2.1.5高分子材料土木工程材料高分子材料及其復(fù)合材料在土木工程中應(yīng)用十分廣泛。自然界的蛋白質(zhì)、淀粉、纖維，以及人工合成的塑料、橡膠等都屬于高分子化合物。2.1.5高分子材料土木工程材料塑料1膠黏劑21.塑料土木工程材料塑料是以合成樹脂為基礎(chǔ)，加入改善性能的各種添加劑（如填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、固化劑等）而制成的。按受熱時(shí)的變化特點(diǎn)，塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料；按功能和用途，塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。1.塑料土木工程材料1.塑料土木工程材料2.膠黏劑土木工程材料膠黏劑通常是以具有黏性或彈性的天然或合成高分子化合物為基本原料，加入固化劑、填料、增韌劑、稀釋劑等組成的一種混合物。常用的膠黏劑有熱塑性膠黏劑與熱固性膠黏劑。2.1.6其他材料土木工程材料灌漿材料2吸聲材料和隔聲材料4絕熱材料33防水材料31建筑裝飾材料351.防水材料土木工程材料防水材料具有防止雨水、地下水與其他水分侵入建筑物的功能，它是建筑工程中重要的建筑功能材料之一。建筑物進(jìn)行防水處理的部位主要有屋面、墻面、地面和地下室等。防水材料根據(jù)其特性可分為柔性防水材料和剛性防水材料兩類。1.防水材料土木工程材料防水卷材1防水涂料21.防水材料土木工程材料2.灌漿材料土木工程材料灌漿材料是在壓力作用下注入地層、巖石或構(gòu)筑物的縫隙、孔洞中，達(dá)到增加承載能力、防止?jié)B漏及提高構(gòu)筑物整體性能等效果的一種工程材料。常用的灌漿材料有水泥、水玻璃、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、聚氨酯等。3.絕熱材料土木工程材料絕熱材料是對(duì)熱流有顯著阻抗能力的材料或材料復(fù)合體。習(xí)慣上把控制室內(nèi)熱量外流的材料稱為保溫材料，把防止室外熱量進(jìn)入室內(nèi)的材料稱為隔熱材料。材料的導(dǎo)熱性能用熱導(dǎo)率表示。4.吸聲材料和隔聲材料土木工程材料吸聲材料能在較大程度上吸收由空氣傳遞的聲波能量。在音樂廳、影劇院、大會(huì)堂內(nèi)部的墻面、地面、頂棚等部位采用吸聲材料，可改善聲波在室內(nèi)的傳播質(zhì)量，獲得良好的音響效果。5.建筑裝飾材料土木工程材料建筑裝飾材料一般是指主體結(jié)構(gòu)工程完成后，進(jìn)行室內(nèi)外墻面、頂棚、地面裝飾所需的材料，主要起裝飾作用，同時(shí)可滿足一定的功能要求。2.2.1新型土木工程材料土木工程材料新型建筑板材1建筑膜材2智能土木工程材料3綠色建材41.新型建筑板材土木工程材料（1）鋼絲網(wǎng)架水泥夾芯板。（3）植物纖維水泥板。（2）金屬面夾芯板。（4）鋼筋混凝土絕熱材料復(fù)合外墻板。1.新型建筑板材土木工程材料1.新型建筑板材土木工程材料1.新型建筑板材土木工程材料1.新型建筑板材土木工程材料1.新型建筑板材土木工程材料2.建筑膜材土木工程材料建筑膜材具有優(yōu)良的聲學(xué)性能、保溫性能、防火性能、力學(xué)性能、光學(xué)性能和自潔性能，已經(jīng)大量應(yīng)用于膜結(jié)構(gòu)建筑。常用的建筑膜材有聚四氟乙烯（PTFE）膜材、乙烯四氟乙烯共聚物（ETFE）膜材、聚氯乙烯膜材及加面層的聚氯乙烯膜材。3.智能土木工程材料土木工程材料智能土木工程材料是指以最佳條件響應(yīng)外界環(huán)境變化，且按這種變化顯示自己功能的材料，主要有壓電材料、形狀記憶合金、光導(dǎo)纖維、電（磁）流變液體材料等。智能材料一般由基體材料、敏感材料、驅(qū)動(dòng)材料和信息處理器四部分組成。4.綠色建材土木工程材料綠色建材是指采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，少用天然資源和能