《土木工程概論》全套教學(xué)課件

土木工程概論全套可編輯PPT課件分13章，主要內(nèi)容包括綜述、土木工程材料、地基與基礎(chǔ)工程、建筑工程、道路工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、機(jī)場工程、港口工程、給排水工程、地下工程、水利水電工程、土木工程設(shè)計與施工、建設(shè)項目管理、工程防災(zāi)減災(zāi)、高新技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用以及土木工程執(zhí)業(yè)注冊制度與就業(yè)方向介紹第1章綜述土木工程概述土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)土木工程發(fā)展簡史土木工程的未來與可持續(xù)發(fā)展1234本章內(nèi)容1631.1

土木工程概述

土木工程，英文為CivilEngineering，直譯為“民用工程”，最初主要用來與“軍事工程”（MilitaryEngineering）相區(qū)別，后來逐漸成為一切服務(wù)于生活和生產(chǎn)需要的民用設(shè)施的總稱。

我國國務(wù)院學(xué)位委員會在學(xué)科簡介中將土木工程定義為：“土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的總稱，它既指工程建設(shè)的對象，即建在地上、地下、水中的各種工程設(shè)施，也指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測設(shè)計、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)?！?/p>

土木工程內(nèi)涵廣泛、門類眾多，滲透到了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、國防及人民生活的各個方面，已發(fā)展出許多分支，包括建筑工程、道路工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、機(jī)場工程、地下工程、市政工程、給水排水工程、港口工程、水利工程等學(xué)科。1.1土木工程概述1.2

土木工程發(fā)展簡史3土木工程的未來與可持續(xù)發(fā)展本節(jié)內(nèi)容2現(xiàn)代土木工程1古代土木工程1.2.1

古代土木工程1．萌芽時期新石器時代，原始人為避風(fēng)雨、防獸害，利用天然的掩蔽場所（如山洞和森林）作為住處。當(dāng)人們學(xué)會播種收獲、馴養(yǎng)動物以后，便使用簡單的木、石、骨制工具，伐木采石，以黏土、木材和石頭等，模仿天然掩蔽物建造居住場所，開始了人類最早的土木工程活動，即土木工程完成了從無到有的萌芽階段。萌芽初期建造的住所，僅有“窟穴”和“橧巢”兩種類型。后來，穴的面積不斷擴(kuò)大，深度逐漸減小。在黃河流域的仰韶文化遺址（約公元前5000－公元前3000年）遺存有淺穴和地面建筑，建筑平面有圓形、方形和多室聯(lián)排的矩形，如圖1-1所示。1.2.1古代土木工程圖1-1黃河流域的仰韶文化遺址1.2.1古代土木工程從西安半坡村遺址（約公元前4800年－公元前3600年）可以看到有條不紊的聚落布局，并有很多圓形房屋的遺跡。經(jīng)分析房屋直徑約為5～6m，室內(nèi)豎有木柱，支撐著用茅草做成的屋面，茅草下有密排樹枝起到龍骨作用，如圖1-2所示。圖1-2西安半坡村遺址復(fù)原圖1.2.1

古代土木工程2．形成時期

1）埃及和希臘埃及人在公元前3000年進(jìn)行了大規(guī)模的水利工程以及金字塔和神廟的修建。公元前27－公元前26世紀(jì)，他們建造了世界最大的帝王陵墓建筑群——吉薩金字塔群和獅身人面像，如圖1-3所示。圖1-3吉薩金字塔和獅身人面像1.2.1古代土木工程約公元前7世紀(jì)，大部分希臘的神廟建筑已改用石料建造。公元前5世紀(jì)建成的雅典衛(wèi)城，在建筑、廟宇、柱式等方面都具有極高的水平。最具代表性的是帕特農(nóng)神廟，廟宇宏大，石質(zhì)梁柱結(jié)構(gòu)精美，是典型的列柱圍廊式建筑，如圖1-4所示。

圖1-4帕特農(nóng)神廟遺址1.2.1

古代土木工程2）中國公元前21世紀(jì)，夏禹用疏導(dǎo)方法治理洪水。公元前256年始建的都江堰，是世界上最早的綜合性大型水利工程，如圖1-5所示。另外，也出現(xiàn)了形式多樣的橋梁，公元前12世紀(jì)初在渭河上架設(shè)的浮橋，是我國最早在大河上架設(shè)的橋梁。圖1-5都江堰水利工程1.2.1

古代土木工程聞名世界的萬里長城是世界上修建時間最長、工程量最大的古代防御工程，自西周時期開始，延續(xù)不斷修筑了2000多年，總計長度達(dá)五萬多千米，如圖1-6所示。圖1-5都江堰水利工程1）建筑工程

這一時期，中國古建筑出現(xiàn)了與木結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的建筑風(fēng)格，形成了獨(dú)特的中國木結(jié)構(gòu)體系。房屋的墻壁不承擔(dān)屋頂和樓面的荷重，使得墻壁有極大的靈活性。公元8世紀(jì)建的山西五臺山南禪寺正殿和公元9世紀(jì)建的佛光寺大殿，是至今保存較完整的中國木構(gòu)架建筑，如圖1-7所示。1.2.1

古代土木工程3．發(fā)達(dá)時期圖1-7佛光寺大殿構(gòu)造圖公元前5世紀(jì)－公元前4世紀(jì)，古希臘的建筑藝術(shù)達(dá)到鼎盛期，環(huán)柱式建筑造型結(jié)構(gòu)使古希臘建筑更具藝術(shù)感。以雅典衛(wèi)城及其神廟為代表的建筑，簡單純凈、和諧完美，具有驚人的藝術(shù)創(chuàng)造力，如圖1-8所示。1.2.1

古代土木工程圖1-8雅典衛(wèi)城公元前1世紀(jì)，古羅馬的建筑和古希臘建筑一起被視為垂范千古的經(jīng)典，成為西方建筑文化最深刻的根源。古羅馬建筑一般以厚實的磚石墻、半圓形拱券、逐層挑出的門框裝飾和交叉拱頂結(jié)構(gòu)為主要特點，其中，拱券技術(shù)是古羅馬建筑的最大成就和特色。古羅馬的一個傳奇性建筑就是斗獸場，如圖1-9所示。1.2.1

古代土木工程圖1-9古羅馬大斗獸場進(jìn)入中世紀(jì)以后，在古希臘、古羅馬等建筑技術(shù)基礎(chǔ)上，拜占庭建筑融合了其他文化并形成了獨(dú)特的體系，解決了在方形平面上使用穹頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和建筑形式問題。公元532年開始修建的土耳其伊斯坦布爾圣索菲亞大教堂便以其巨大的圓頂聞名于世，如圖1-10所示。1.2.1

古代土木工程圖1-10圣索菲亞大教堂在西歐各國的建筑中，意大利仍繼承了古羅馬的風(fēng)格，其中以比薩大教堂建筑群（11～13世紀(jì)）為代表，如圖1-11所示；其他各國則以法國為中心，發(fā)展了哥特式教堂建筑的新結(jié)構(gòu)體系。其中，巴黎圣母院（1163～1271年）的圣母教堂是早期哥特式教堂建筑的代表，如圖1-12所示。1.2.1

古代土木工程1.2.1

古代土木工程圖1-11比薩大教堂圖1-12巴黎圣母院2）道路橋梁工程在建筑興建的同時，道路橋梁方面也有很多重大成就。比如：秦朝在統(tǒng)一中國的過程中，以咸陽為中心修筑了通向全國的馳道，形成了全國規(guī)模的交通網(wǎng)。1.2.1

古代土木工程3）城市建設(shè)隋朝興建了大興城，唐朝復(fù)名為長安城并陸續(xù)改建。長安城南北長9.72km，東西寬8.65km，分區(qū)明確、街道整齊，對城市的地形、水源、交通、防御、文化、商業(yè)和居住條件等，都作了周密的考慮。1.2.1

古代土木工程4）工藝技術(shù)隨著工程的大規(guī)模營建，工藝技術(shù)也不斷進(jìn)步，分工日益細(xì)致。例如，15世紀(jì)意大利的某些工程設(shè)計已由過去的行會師傅和手工業(yè)匠人逐漸轉(zhuǎn)向出身于工匠而知識化的建筑師、工程師來承擔(dān)。同時，這一時期還出現(xiàn)了多種儀器，如抄平水準(zhǔn)設(shè)備、度量幾何形狀的器具“規(guī)”和“矩”。隨著計算方法的進(jìn)步，人們已能繪制平面、立面、剖面和細(xì)部大樣等詳圖，并且掌握了用模型設(shè)計的表現(xiàn)方法。1.2.1

古代土木工程5）著作與理論在古代土木工程的發(fā)達(dá)時期，還出現(xiàn)了一些土木工程方面的專著。其中，我國比較有代表性的專著是戰(zhàn)國時期的《考工記》，里面記載了木工、金工等工藝，并有城市、宮殿、房屋建筑等規(guī)范。另外還有《木經(jīng)》《營造法式》等。國外比較有代表性的專著有意大利文藝復(fù)興時期阿爾貝蒂所著《論建筑》等。另外，歐洲于12世紀(jì)以后興起的哥特式建筑結(jié)構(gòu)，到中世紀(jì)后期已經(jīng)有了初步的理論，其計算方法也有專門的記錄。1.2.2近代土木工程從17世紀(jì)中葉到20世紀(jì)中葉的300年間，土木工程迅猛向前發(fā)展，逐漸擴(kuò)展到包括房屋、道路、橋梁、鐵路、隧道、港口、市政等工程建筑和設(shè)施，不僅能夠在地面，而且還能在地下或水域內(nèi)修建。埃菲爾鐵塔、帝國大廈和金門懸索橋等世界著名建筑，先后在這一時期建成，分別如圖1-13、圖1-14、圖1-15所示。1.2.2近代土木工程圖1-13埃菲爾鐵塔圖1-14帝國大廈圖1-15金門懸索橋1.2.2近代土木工程1）理論方面意大利學(xué)者伽利略在1638年出版的著作《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》中，首次用公式表達(dá)了梁的設(shè)計理論。這本書是材料力學(xué)領(lǐng)域中的第一本著作，也是彈性體力學(xué)史的開端。1687年牛頓總結(jié)的力學(xué)運(yùn)動三大定律，直到現(xiàn)在還是土木工程設(shè)計理論的基礎(chǔ)。瑞士數(shù)學(xué)家L.歐拉在1744年出版的《曲線的變分法》，在分析工程構(gòu)筑物的彈性穩(wěn)定方面得到了廣泛的應(yīng)用。1．奠基和進(jìn)步時期1.2.2近代土木工程2）材料方面瓦特對蒸汽機(jī)的改進(jìn)，推進(jìn)了產(chǎn)業(yè)革命，多種優(yōu)良的材料及施工機(jī)具相繼產(chǎn)生。1824年英國人J.阿斯普丁發(fā)明了新型水硬性膠結(jié)材料——波特蘭水泥，1850年左右開始生產(chǎn)。1856年大規(guī)模煉鋼方法——貝塞麥轉(zhuǎn)爐煉鋼法發(fā)明后，鋼材越來越多地應(yīng)用于土木工程。1.2.2近代土木工程1851年英國倫敦建成水晶宮，采用鑄鐵梁柱，玻璃覆蓋。1867年法國人J.莫尼埃用鐵絲加固混凝土制成了花盆，并把這種方法推廣到工程中，建造了一座貯水池。1875年，他主持建造成第一座長16m的鋼筋混凝土橋。1886年，美國芝加哥建成家庭保險公司大廈，9層，初次按獨(dú)立框架設(shè)計，并采用鋼梁，被認(rèn)為是現(xiàn)代高層建筑的開端。1889年法國巴黎建成高300m的埃菲爾鐵塔，使用熟鐵近8000t。1.2.2近代土木工程3）施工方面這一時期的施工方法進(jìn)入了機(jī)械化和電氣化階段。蒸汽機(jī)逐步應(yīng)用于抽水、打樁、挖土、軋石、壓路、起重等作業(yè)。19世紀(jì)60年代內(nèi)燃機(jī)問世和70年代電機(jī)出現(xiàn)后，很快就創(chuàng)制出各種各樣的起重運(yùn)輸、材料加工、現(xiàn)場施工用的專用機(jī)械和配套機(jī)械，使一些難度較大的工程得以加速完工；1825年英國首次使用盾構(gòu)開鑿泰晤士河河底隧道。1.2.2近代土木工程3）施工方面這一時期的施工方法進(jìn)入了機(jī)械化和電氣化階段。蒸汽機(jī)逐步應(yīng)用于抽水、打樁、挖土、軋石、壓路、起重等作業(yè)。19世紀(jì)60年代內(nèi)燃機(jī)問世和70年代電機(jī)出現(xiàn)后，很快就創(chuàng)制出各種各樣的起重運(yùn)輸、材料加工、現(xiàn)場施工用的專用機(jī)械和配套機(jī)械，使一些難度較大的工程得以加速完工；1825年英國首次使用盾構(gòu)開鑿泰晤士河河底隧道。1.2.2近代土木工程4）交通方面產(chǎn)業(yè)革命還從交通方面推動了土木工程的發(fā)展。在公路方面，1819年英國馬克當(dāng)筑路法明確了碎石路的施工工藝和路面鎖結(jié)理論，提倡積極發(fā)展道路建設(shè)，促進(jìn)了近代公路的發(fā)展。在鐵路方面，1825年G.斯蒂芬森建成了第一條鐵路。20世紀(jì)鐵路已成為不少國家國民經(jīng)濟(jì)的大動脈。在橋梁方面，早在1779年英國就建成跨度30.5m的拱橋。在航運(yùn)方面，19世紀(jì)上半葉開始，英國、美國大規(guī)模開鑿運(yùn)河，1869年蘇伊士運(yùn)河（參見圖1-16）和1914年巴拿馬運(yùn)河（參見圖1-17）的通航，體現(xiàn)了海上交通已完全把世界聯(lián)成一體。1.2.2近代土木工程5）建筑與市政工程方面近代工業(yè)的發(fā)展，人類需求的不斷增長，還反映在房屋建筑及市政工程方面。電力的應(yīng)用，電梯等附屬設(shè)施的出現(xiàn)，使高層建筑實用化成為可能。電氣照明、給水排水、供熱通風(fēng)、道路橋梁等市政設(shè)施與房屋建筑結(jié)合配套，開始了市政建設(shè)和居住條件的近代化。1.2.2近代土木工程圖1-16蘇伊士運(yùn)河圖1-17巴拿馬運(yùn)河1.2.2近代土木工程2．成熟時期1）世界交通運(yùn)輸

在交通運(yùn)輸方面，瀝青和混凝土開始用于鋪筑高級路面。1931～1942年德國首先修筑了長達(dá)3860km的高速公路網(wǎng)，美國和歐洲其他一些國家相繼效法。20世紀(jì)初出現(xiàn)了飛機(jī)，飛機(jī)場工程迅速發(fā)展起來。鋼鐵質(zhì)量的提高和產(chǎn)量的上升，使得建造大跨橋梁成為現(xiàn)實。1937年美國舊金山建成金門懸索橋，跨度1280m，全長2825m，是公路橋的代表性工程。1.2.2近代土木工程2）世界建筑工業(yè)的發(fā)達(dá)，城市人口的集中，使工業(yè)廠房向大跨度發(fā)展，民用建筑向高層發(fā)展。1925～1933年在法國、蘇聯(lián)和美國分別建成了跨度達(dá)60m的圓殼、扁殼和圓形懸索屋蓋。1931年美國紐約的帝國大廈落成，共102層，高378m，保持世界房屋最高紀(jì)錄達(dá)40年之久。3）理論發(fā)展這個時期的地震等自然災(zāi)害推動了結(jié)構(gòu)動力學(xué)和工程抗災(zāi)技術(shù)的發(fā)展。另外，超靜定結(jié)構(gòu)計算方法不斷得到完善，在彈性理論成熟的同時，塑性理論、極限平衡理論也得到發(fā)展。1.2.2近代土木工程4）其間的中國土木這個時期的清朝實行閉關(guān)鎖國政策，近代土木工程進(jìn)展緩慢，直到清末出現(xiàn)洋務(wù)運(yùn)動，才引進(jìn)一些西方技術(shù)。中國近代建筑以1929年建成的中山陵和1931年建成的廣州中山紀(jì)念堂為代表。1934年在上海建成了鋼結(jié)構(gòu)的24層的國際飯店，21層的百老匯大廈（今上海大廈）和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的12層的大新公司。1.2.2近代土木工程到1936年，已有近代公路11萬km。中國工程師自己修建了浙贛鐵路（參見圖1-18），粵漢鐵路的株洲至韶關(guān)段以及隴海鐵路西段等。1912年成立中華工程師會，詹天佑為首任會長，30年代成立中國土木工程師學(xué)會。到1949年土木工程高等教育基本形成了完整的體系。圖1-18浙贛鐵路1.2.3現(xiàn)代土木工程第二次世界大戰(zhàn)后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)以及科技的帶動，使得現(xiàn)代土木工程在設(shè)計與建造理論、材料、施工機(jī)械等方面得到快速發(fā)展并逐漸成熟，土木工程由此進(jìn)入一個新時代?，F(xiàn)代土木工程主要呈現(xiàn)出以下特點：1.2.3現(xiàn)代土木工程

經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長，造成城市用地日趨緊張，交通日益擁擠，使得人類需要更加充分地利用空間。房屋建筑和道路交通等開始向高空和地下發(fā)展，城市建設(shè)呈現(xiàn)出立體化的趨勢。

高層建筑和超高層建筑的興建成了現(xiàn)代化城市的象征。1962～1976年建于紐約的兩座世界貿(mào)易中心大樓，各為110層，高411m；1974年建于芝加哥的西爾斯大廈為110層，高443m，超越紐約的世界貿(mào)易中心，是當(dāng)今世界最高建筑物之一。1．城市建設(shè)立體化

近十幾年來，高層建筑在亞洲地區(qū)也得到了迅猛的發(fā)展。1998年，我國上海建成的金茂大廈（參見圖1-19），高度達(dá)到420m，2008年竣工的環(huán)球金融中心大廈（參見圖1-20）高度更是達(dá)到了492m。1.2.3現(xiàn)代土木工程圖1-19金茂大廈

圖1-20環(huán)球金融中心大廈

同時，道路和鐵路很多已采用高架，同時又向地層深處發(fā)展。地下鐵道在近幾十年得到進(jìn)一步發(fā)展，地鐵早已電氣化，并與建筑物地下室連接，形成地下商業(yè)街。同時，地下停車場、地下倉庫、地下工廠等也陸續(xù)發(fā)展起來。城市道路下面密布著電纜、給水、排水、供熱、供燃?xì)獾墓艿?，?gòu)成了城市的脈絡(luò)。

現(xiàn)代城市建設(shè)已經(jīng)成為一個地面、空中、地下同時展開的立體有機(jī)的系統(tǒng)。1.2.3現(xiàn)代土木工程復(fù)雜的現(xiàn)代生產(chǎn)過程和日益上升的生活水平，對土木工程提出了各種專門的要求。工程設(shè)施同它的使用功能或生產(chǎn)工藝更緊密地結(jié)合，成為了現(xiàn)代土木工程的特征之一。現(xiàn)代土木工程已經(jīng)超越了傳統(tǒng)意義上的范圍，與各行各業(yè)緊密相連、互相滲透、互為支撐、相互促進(jìn)。公用建筑和住宅建筑不再僅僅是傳統(tǒng)意義上只有四壁的房屋，而要求同采暖、通風(fēng)、給水、排水、供電、供燃?xì)獾确N種現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備結(jié)成一體。2．建筑功能要求日益多樣化1.2.3現(xiàn)代土木工程由于電子技術(shù)、精密機(jī)械、生物基因工程、航空航天等高科技工業(yè)的發(fā)展，許多工業(yè)建筑提出了恒溫、恒濕、防微震、防腐蝕、防輻射、防磁、無微塵等要求，并向跨度大、分割靈活、工廠花園化的方向發(fā)展。比如，在高烈度區(qū)及重要建筑中，結(jié)構(gòu)的減震與振動控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，廣州電視塔就采用了TMD減振技術(shù)，能抵御烈度為8度的地震和12級臺風(fēng)；再比如，為保證重大建筑結(jié)構(gòu)安全，降低結(jié)構(gòu)因材料老化、自然災(zāi)害等因素導(dǎo)致的可靠性下降，全新的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)受到廣泛關(guān)注并開始應(yīng)用于實際工程，如香港青馬大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)、蘇通長江公路大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)等。1.2.3現(xiàn)代土木工程3．高、大、重、特工程不斷出現(xiàn)20世紀(jì)90年代以來，強(qiáng)大的科技力量和電子信息技術(shù)革命，使得社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，由此產(chǎn)生了強(qiáng)勁的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求，不斷推動土木工程快速發(fā)展，并使其展示出強(qiáng)大的生命力和創(chuàng)造力，不斷挑戰(zhàn)高、大、重、特工程的新極限。1.2.3現(xiàn)代土木工程在高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)方面，2010年建成的世界最高的高層建筑迪拜哈利法塔高達(dá)828m，高度幾乎是1972年建成的417m高的世界貿(mào)易中心雙塔大廈的兩倍，如圖1-21所示。2011年落成的日本東京天空樹塔高634m，是目前世界第一高的自立式電視塔，如圖1-22所示。目前國內(nèi)最高的廣州電視塔（2009年）高度達(dá)616m，位列世界第二。1.2.3現(xiàn)代土木工程圖1-22日本東京天空樹塔

圖1-21迪拜哈利法塔

1.2.3現(xiàn)代土木工程另外，世界上最高的大壩——瑞士大迪克桑斯大壩，高度達(dá)到了284m，如圖1-23所示。三峽水電站大壩全長2309m，最大壩高181m，是世界上規(guī)模最大的水電工程。圖1-23瑞士大迪克桑斯大壩1.2.3現(xiàn)代土木工程4．工程施工的廣泛機(jī)械化機(jī)械在工程中的廣泛應(yīng)用，使施工速度、效率和施工質(zhì)量得以大大提高，同時減少了安全事故，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，使大型工程建設(shè)成為可能。鋼制大型模板、大型吊裝設(shè)備與混凝土自動化攪拌樓、混凝土攪拌輸送車、輸送泵等相結(jié)合，形成了一套現(xiàn)場機(jī)械化施工工藝，在高層、多層房屋和橋梁中成為一種發(fā)展很快的方法。1.2.3現(xiàn)代土木工程上海環(huán)球金融中心吊裝中采用的兩臺M900D塔吊，是目前國內(nèi)房屋建筑領(lǐng)域中起重量最大、高度可達(dá)500m的巨型變臂塔吊，總重量達(dá)225.40t。大廈封頂后，該塔吊在500m高空拆卸，屬世界首創(chuàng)，如圖1-24所示。

圖1-24M900D塔吊

1.2.3現(xiàn)代土木工程另外，由于采用了現(xiàn)代化的盾構(gòu)，隧道施工速度大大加快，精度日益提高。目前，大型隧道施工已經(jīng)比較廣泛地使用盾構(gòu)機(jī)，如圖1-25所示。世界上最大的盾構(gòu)機(jī)直徑達(dá)14.44m，我國生產(chǎn)的最大盾構(gòu)機(jī)直徑為12m，刀頭加盾的重量就達(dá)到1600t。圖1-25大型盾構(gòu)機(jī)1.2.3現(xiàn)代土木工程5．交通工程高速化第二次世界大戰(zhàn)以后，高速公路開始在各國大規(guī)模興建。目前世界上最長的高速公路是在20世紀(jì)末建成的環(huán)歐高速公路，全長達(dá)1萬km。至2013年末，中國建有高速公路10.44萬km，居世界首位。高速公路的里程數(shù)已成為衡量一個國家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。鐵路運(yùn)輸在公路航空運(yùn)輸?shù)母偁幹幸渤霈F(xiàn)了電氣化和高速化的趨勢。世界上首條出現(xiàn)的高速鐵路是日本的新干線，于1964年正式營運(yùn)，速度達(dá)每小時271km，營運(yùn)最高時速達(dá)300km。京津城際高速鐵路通車，標(biāo)志著我國系統(tǒng)掌握了時速350km的高速鐵路成套技術(shù)，我國高速鐵路從此跨入了世界先進(jìn)行列。1.2.3現(xiàn)代土木工程交通高速化直接促進(jìn)著橋梁、隧道技術(shù)的發(fā)展。不僅穿山越江的隧道日益增多，而且出現(xiàn)了長距離的海底隧道。全世界已建成和計劃建設(shè)的海底隧道有20多條，最有代表性的跨海隧道工程有英法海底隧道（參見圖1-26）、青函隧道和日本對馬海峽隧道等。圖1-26英法海底隧道1.3土木工程的未來與可持續(xù)發(fā)展1土木工程未來將向高空、地下、海洋、沙漠、太空進(jìn)軍2土木工程的可持續(xù)發(fā)展本節(jié)內(nèi)容

中國擬在上海附近的1.6km寬、200m深的人工島上建造一棟高1250m的仿生大廈，居民可達(dá)10萬。印度也提出將投資50億建造超級摩天大樓，其地上共202層，高達(dá)710m。日本擬在東京建造840m高的千年塔，它在距海岸約2km的大海中，將成為一個小型的垂直城鎮(zhèn)，在規(guī)模上相當(dāng)于東京的銀座或紐約的第五大街，擁有旅館、商店、公寓以及辦公場所。1.3.1土木工程未來將向高空、地下、海洋、沙漠、太空進(jìn)軍1．向高空延伸1991年在東京召開的城市地下空間國際學(xué)術(shù)會議通過了《東方宣言》，提出了“21世紀(jì)是人類開發(fā)利用地下空間的世紀(jì)”。建造地下建筑將有效改善城市擁擠，具有節(jié)能和減少噪聲污染等優(yōu)點?，F(xiàn)在世界上共修建水電站地下廠房約350座，已經(jīng)建成的地下核電站約有12座。2011年在我國云南開工建造的白鶴灘水電站，預(yù)計2020年竣工，到時將成為世界上最大的地下水電站。1.3.1土木工程未來將向高空、地下、海洋、沙漠、太空進(jìn)軍2．向地下發(fā)展為了節(jié)約使用陸地，也為了防止機(jī)場噪聲對城市居民的影響，2000年8月4日，日本大阪圍海建造的1000m長的關(guān)西國際機(jī)場（參見圖1-27）試飛成功，它是世界第一座百分之百填海造陸而成的人工島機(jī)場，另外，阿拉伯聯(lián)合酋長國首都迪拜的七星大酒店也建在海上，洪都拉斯將建海上城市型游船，該船長804.5m，寬228.6m，有28層樓高，船上設(shè)有小型噴氣式飛機(jī)跑道、醫(yī)院、旅館、超市、飯店、理發(fā)店和娛樂場等。1.3.1土木工程未來將向高空、地下、海洋、沙漠、太空進(jìn)軍3．向海洋拓寬1.3.1土木工程未來將向高空、地下、海洋、沙漠、太空進(jìn)軍圖1-27關(guān)西國際機(jī)場

世界未來學(xué)會對下世紀(jì)初世界十大工程設(shè)想之一是將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲。改造沙漠首先必須有水，然后才能綠化和改造沙土?，F(xiàn)在利比亞沙漠地區(qū)已建成一條大型的輸水管道，并在班加西建成了一座直徑1km、深16km的蓄水池用以沙漠灌溉。我國沙漠輸水工程試驗成功，自行修建的第一條長途沙漠輸水工程已全線建成試水，順利地引黃河水入沙漠。4．向沙漠進(jìn)軍1.3.1土木工程未來將向高空、地下、海洋、沙漠、太空進(jìn)軍1.3.1土木工程未來將向高空、地下、海洋、沙漠、太空進(jìn)軍

我國首條沙漠高速公路——榆靖高速公路（參見圖1-28）已全線動工，其全長116km。圖1-28榆靖高速公路由于近代天文學(xué)及宇航事業(yè)的飛速發(fā)展和人類登月的成功實現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)月球上擁有大量的鈦鐵礦，并且經(jīng)過合成能夠制造出人類生存必需的氧和水。美國政府已決定在月球上建造月球基地，并通過這個基地進(jìn)行登陸火星的行動。美籍華裔林銅柱博士1985年發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)混凝土所需的材料月球上都有，因此可以在月球上制作鋼筋混凝土配件裝配空間站。預(yù)計21世紀(jì)50年代以后，空間工業(yè)化、空間商業(yè)化、空間旅游、外層空間的開發(fā)利用等可能會得到較大進(jìn)展。5．向太空邁進(jìn)1.3.1土木工程未來將向高空、地下、海洋、沙漠、太空進(jìn)軍

設(shè)計方案對環(huán)境的關(guān)注程度直接影響到工程實體在各階段對環(huán)境的影響。

在工程經(jīng)費(fèi)許可的情況下，應(yīng)盡量選擇這樣的設(shè)計方案——有可持續(xù)發(fā)展的場址、高效的能源與材料的利用率、節(jié)能高效的施工技術(shù)以及對周圍環(huán)境與生態(tài)危害小等。1.3.2土木工程的可持續(xù)發(fā)展1．設(shè)計環(huán)節(jié)

土木工程施工的整個過程都涉及可持續(xù)發(fā)展，如對生態(tài)、人居、環(huán)境、資源和能源等的保護(hù)。

在建造和使用建筑物的過程中，應(yīng)盡可能高效地利用建筑場地資源，節(jié)約材料，多利用風(fēng)能、太陽能等自然能源，并且要開發(fā)利用再生資源和綠色資源，應(yīng)用可促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，不污染環(huán)境，高效、節(jié)能、節(jié)水的建筑技術(shù)和建筑材料。同時還要保護(hù)環(huán)境，減少污染，對古建筑、植被和場地周邊的重要設(shè)施設(shè)備等要制訂明確的保護(hù)方案，并制訂有關(guān)保護(hù)室內(nèi)外空氣、噪音污染的施工管理辦法和執(zhí)行方案。1.3.2土木工程的可持續(xù)發(fā)展2．施工與管理環(huán)節(jié)1.3.2土木工程的可持續(xù)發(fā)展

土木工程結(jié)構(gòu)在達(dá)到了設(shè)計正常使用年限之后將面臨淘汰和拆除，在拆除過程中如果經(jīng)過檢查與測試，發(fā)現(xiàn)其主要結(jié)構(gòu)完整、承載力達(dá)到要求，無其他嚴(yán)重危險情況，那么可以延續(xù)其使用期，然后對建筑物做一次全面的維修與支護(hù)。3．即將拆除結(jié)構(gòu)的延續(xù)使用1.3.2土木工程的可持續(xù)發(fā)展對既有建筑的再利用也是可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一。這方面上海已經(jīng)取得不少成功的經(jīng)驗：很多不用的廠房已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎褂[廳、辦公樓、藝術(shù)家工作室，如M50創(chuàng)意園（參見圖1-29）等。4．既有建筑的再利用圖1-29M50創(chuàng)意園1.4土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)1土木工程專業(yè)簡介2土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)內(nèi)容1.4.1土木工程專業(yè)簡介

為培養(yǎng)土木工程所需的專門技術(shù)人才，世界各國在大學(xué)本科教學(xué)中都設(shè)立了土木工程專業(yè)。最早的是法國的1747年的創(chuàng)立的巴黎路橋?qū)W校，此后，英國、德國等也相繼在大學(xué)中設(shè)置了有關(guān)土木工程的專業(yè)。1.4.1土木工程專業(yè)簡介從1872年清政府第一批官辦留學(xué)開始到20世紀(jì)初，我國派遣了一批優(yōu)秀人才到國外學(xué)習(xí)橋梁工程、采礦工程、地質(zhì)工程等工科專業(yè)。這些留學(xué)生回國后不僅為我國的工程技術(shù)與工業(yè)發(fā)展作出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，而且大都奠定了各學(xué)科的基礎(chǔ)。比如我們所熟知的鐵路專家詹天佑、橋梁專家茅以升、地質(zhì)學(xué)家李四光等，他們?yōu)槲覈聊竟こ淌聵I(yè)的發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)。我國土木工程教育事業(yè)始于1895年的北洋大學(xué)（現(xiàn)天津大學(xué)），如圖1-30所示。新中國成立后，我國的土木工程專業(yè)教育有了很大的發(fā)展，也涌現(xiàn)出了大批卓有成績的專家學(xué)者。1.4.1土木工程專業(yè)簡介圖1-30北洋大學(xué)堂

目前，全國有近500余所高等院校開設(shè)了土木工程專業(yè)，以培養(yǎng)從事土木工程設(shè)計、施工、管理、咨詢、監(jiān)理等方面的專業(yè)技術(shù)人才。1.4.1土木工程專業(yè)簡介從人才培養(yǎng)的層次來分，土木工程專業(yè)培養(yǎng)的人才有專科、本科（工學(xué)學(xué)士）、碩士（工學(xué)碩士）、博士（工學(xué)博士）等幾個層次。按照“大土木”的人才培養(yǎng)目標(biāo)與方案，本科土木工程專業(yè)下設(shè)建筑工程、道路工程、橋梁工程等若干專業(yè)方向，但專業(yè)都統(tǒng)一為土木工程。在本科教育階段，土木工程專業(yè)屬于大的一級學(xué)科專業(yè)，到碩士或博士階段則具體分為二級學(xué)科專業(yè)，如結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、防災(zāi)減災(zāi)與防護(hù)工程、橋隧工程等。1.4.2土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)1．要求掌握的知識1）具有基本的人文社會科學(xué)基本理論知識和素養(yǎng)

在哲學(xué)及方法論、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法律等方面具有必要的知識；對文學(xué)、藝術(shù)、倫理、歷史、社會學(xué)及公共關(guān)系學(xué)等方面進(jìn)行一定的修習(xí)。2）具有較扎實的自然科學(xué)基本理論知識

掌握高等數(shù)學(xué)，了解現(xiàn)代物理、化學(xué)的基本知識；了解當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的其他主要方面和應(yīng)用前提。1.4.2土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)3）具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本理論掌握工程力學(xué)、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程和巖土工程的基本理論；掌握工程規(guī)劃與選址、工程材料、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計、地基處理、施工技術(shù)和施工組織等方面的基本知識；掌握有關(guān)工程測量、測試與試驗的基本技能，了解建設(shè)項目管理方面的基本內(nèi)容。1.4.2土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)2．要求具備的能力①培養(yǎng)綜合應(yīng)用各種手段（包括外語）查詢資料、獲取信息的基本能力；具有儲存、記憶、交流信息的技能。②培養(yǎng)運(yùn)算、實驗、測試、計算機(jī)應(yīng)用、設(shè)計、繪圖、操作等技能，形成較強(qiáng)的解決實際問題的能力。③培養(yǎng)交談、聯(lián)絡(luò)、協(xié)調(diào)、合作、管理等方面的技能，形成初步的組織管理能力。④具有進(jìn)行工程設(shè)計、施工、管理的初步能力；了解土木工程的主要標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)；經(jīng)過一定環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，具有一定的研究和科技創(chuàng)新能力。ThankYou!

土木工程概論建筑功能材料5建筑鋼材4混凝土和砂漿3膠凝材料2磚、瓦、砂、石、木材1土木工程材料未來的發(fā)展6本章內(nèi)容第二章土木工程材料第二章土木工程材料磚石材砌塊瓦砂12345本節(jié)內(nèi)容2.1.1磚磚的種類很多，根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同分為燒結(jié)磚與非燒結(jié)磚；根據(jù)外形可分為普通磚、空心磚和多孔磚，如圖2-1～圖2-3所示；根據(jù)使用的原料不同分為黏土磚、爐渣磚、灰砂磚、水泥磚等。圖2-1燒結(jié)普通磚圖2-2空心磚圖2-3多孔磚2.1.1磚

燒結(jié)黏土磚的尺寸一般為240mm×115mm×53mm。作為傳統(tǒng)的墻體材料，燒結(jié)黏土磚在我國曾被大量用于內(nèi)墻、外墻、柱、拱、煙囪、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的砌筑。但是因其毀田取土，能耗大、污染環(huán)境等缺點，目前已基本被禁用。

為了克服燒結(jié)黏土磚的缺點，人們先后研制出多孔磚、空心磚、蒸壓磚等新型建筑材料。其特點如下：1．多孔磚2.1.1磚

多孔磚以黏土、頁巖、粉煤灰為主要原料，經(jīng)成型、焙燒而成，主要適用于磚混結(jié)構(gòu)的承重部位。

多孔磚具有生產(chǎn)能耗低、節(jié)土利廢、施工方便和體輕、強(qiáng)度高、保溫效果好、耐久性好、收縮變形小、外觀規(guī)整等特點，是一種替代燒結(jié)黏土磚的理想材料。2．空心磚2.1.1磚空心磚是建筑行業(yè)常用的墻體主材，是框架結(jié)構(gòu)建筑物的理想填充材料?？招拇u的常見制造原料是黏土和煤渣灰，一般規(guī)格是390mm×190mm×190mm。由于空心磚具有消耗原料少、質(zhì)輕、強(qiáng)度高、保溫、隔音降噪性能好、環(huán)保、無污染等優(yōu)勢，已經(jīng)成為國家建筑部門的首推產(chǎn)品?？招拇u的致命缺點是抗震性能差。3．蒸壓磚2.1.1磚蒸壓磚主要包括蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚，分別是以灰砂、粉煤灰或其他礦渣為原料，通過添加石灰、石膏及集料，經(jīng)胚料制備、壓制成型、高效蒸汽養(yǎng)護(hù)等工藝制成。蒸壓磚的規(guī)格尺寸與普通實心黏土磚完全一致，所以用蒸壓磚可以直接代替實心黏土磚。蒸壓磚既具有良好的耐久性能，又具有較高的墻體強(qiáng)度，是國家大力發(fā)展、應(yīng)用的新型墻體材料。2.1.2瓦瓦按鋪設(shè)部位的不同，可分為燒結(jié)屋面瓦和燒結(jié)配件瓦。屋面瓦主要有平瓦、曲瓦等，配件瓦主要有檐口瓦和脊瓦兩個系列。傳統(tǒng)的黏土瓦以黏土為主要原料，生產(chǎn)工藝與黏土磚相似，長時間以來一直被大量使用，但因其自重大、不環(huán)保、能耗大、質(zhì)量差等缺點，現(xiàn)已逐漸被其他產(chǎn)品替代，如圖2-4所示。圖2-4黏土瓦2.1.2瓦現(xiàn)在，人們已越來越多地采用新材料和新工藝來制造瓦片了，如水泥瓦、瀝青瓦、合成樹脂瓦、秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦等。水泥瓦又稱混凝土瓦，是由混凝土制成的屋面瓦和配件瓦的統(tǒng)稱，水泥瓦具有耐久性好、成本低等優(yōu)點，但是自重大，主要用于民用建筑及農(nóng)村建筑坡型屋面，如圖2-5所示。圖2-5水泥瓦2.1.2瓦彩色混凝土瓦，是近些年來較流行的屋面材料之一。水泥彩瓦具有很多優(yōu)良的特性，擁有獨(dú)特的防水結(jié)構(gòu)、超高的強(qiáng)度，這使得水泥彩瓦具有很好的抗?jié)B透性且不龜裂、不變形。此外，由于瓦表面進(jìn)行了特別處理，這使得它具備了抗紫外線、耐酸堿性、耐高低溫、抗老化等特點。目前，水泥彩瓦已廣泛應(yīng)用于高檔別墅、花園洋房等坡面屋頂。另外，國內(nèi)常用的瓦還有瀝青瓦。瀝青瓦的全稱為玻纖胎瀝青瓦，簡稱為玻纖瓦或者瀝青瓦，因其主要材質(zhì)為瀝青，故國內(nèi)一般稱之為瀝青瓦。瀝青瓦的優(yōu)點是造型多樣、色彩豐富、美觀環(huán)保、重量輕、隔熱、保溫、防水、耐腐蝕、施工方便、成本低；缺點是易老化、阻燃性差、易被大風(fēng)吹落。2.1.3砂砂指的是巖石風(fēng)化后經(jīng)雨水沖刷或由巖石軋制而成的粒徑為0.074～5mm的粒料。砂是組成混凝土和砂漿的主要材料之一，是土木工程的大宗材料。砂一般分為天然砂和人工砂兩類。由自然條件作用（主要是巖石風(fēng)化）而形成的，粒徑在5mm以下的巖石顆粒，稱為天然砂。人工砂是由巖石軋碎而成，由于成本高、片狀及粉狀物多，一般不用。2.1.3砂按其產(chǎn)源不同，天然砂可分為河砂、海砂和山砂。山砂表面粗糙，顆粒多棱角，含泥量較高，有機(jī)雜質(zhì)含量也較多，故質(zhì)量較差。海砂和河砂表面圓滑，但海砂含鹽分較多，對混凝土和砂漿有一定影響。河砂較為潔凈，故應(yīng)用較廣。砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸬钠骄旨?xì)程度，通常有粗砂、中砂、細(xì)砂之分。配置混凝土?xí)r，應(yīng)優(yōu)先選用中砂。砌筑砂漿用砂應(yīng)符合混凝土用砂的技術(shù)要求，不同砌體對砂子最大粒徑的限制值也不一樣。2.1.4砌塊砌塊是砌筑用的人造塊材，是一種新型墻體材料，外形多為直角六面體，也有各種異型體砌塊。砌塊的長度、寬度高度有一項或一項以上分別超過365mm、240mm、115mm，但高度一般不大于長度或?qū)挾鹊?倍，長度不超過高度的3倍。砌塊按照外觀形狀的不同，可分為實心砌塊和空心砌塊；按產(chǎn)品規(guī)格的不同，可分為小型砌塊（高度介于115～380mm）、中型砌塊（高度介于380～980mm）和大型砌塊（高度大于980mm）。使用中以中小型砌塊居多。2.1.4砌塊根據(jù)材料不同，常用的砌塊有普通混凝土與裝飾混凝土小型空心砌塊、輕集料混凝土小型空心砌塊、粉煤灰小型空心砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊、免蒸加氣混凝土砌塊（又稱環(huán)保輕質(zhì)混凝土砌塊）和石膏砌塊，如圖2-6、圖2-7所示。圖2-6普通混凝土小型空心砌塊圖2-7蒸壓加氣混凝土砌塊與磚材相比，砌塊具有以下優(yōu)勢：2.1.4砌塊①塊體較大，施工效率較高，施工機(jī)械化程度較高。②可以從某些方面改善建筑物功能，例如，減輕結(jié)構(gòu)自重，提高保溫、隔熱、隔音、抗震性能等。③原材料豐富，可充分利用地方資源和工業(yè)廢料。④使用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，無論在嚴(yán)寒地區(qū)還是溫帶地區(qū)，地震區(qū)或是非地震區(qū)，以及各種類型的多層和低層建筑中都能使用。2.1.5石材建筑中使用的石材可分為天然石材和人造石材，其特點如下：1）毛石

毛石是山體爆破直接得到的石塊，主要用于砌筑基礎(chǔ)、勒角、墻身、堤壩、橋墩、涵洞、擋土墻等。2）料石料石是由人工或機(jī)械開采出的較規(guī)則的六面體形石塊，經(jīng)略加鑿琢而成。一般料石主要用于砌筑墻身、踏步、地坪、拱和紀(jì)念碑等；形狀復(fù)雜的料石制品用于柱頭、柱腳、樓梯踏步、窗臺板、欄桿和其他裝飾。1．天然石材2.1.5石材3）散粒石材散粒石材主要作為拌制混凝土的粗集料，粒徑大于5mm，有碎石和卵石之分。除此之外，碎石也常用于路橋工程和鐵路工程的路基道砟（zh2，堅硬成塊的東西），如圖2-8所示；卵石也可作為花園景觀道路的裝飾路面。圖2-8碎石2.1.5石材4）裝飾石材常用的裝飾石材主要有花崗石和大理石。各種類型的花崗石主要用于室外建筑物裝飾以及廳堂地面的裝飾，如圖2-9所示；而具有美麗圖案的大理石用于墻面、柱面、欄桿等的裝飾。圖2-9花崗石2．人造石材2.1.5石材

人造石材是以不飽和聚酯樹脂為黏結(jié)劑，配以天然大理石或方解石、白云石、硅砂、玻璃粉等無機(jī)物粉料，以及適量的阻燃劑、顏料等，經(jīng)配料混合、瓷鑄、振動壓縮、擠壓等方法成型固化制成的。與天然石材相比，人造石材色彩艷麗、光潔度高，抗壓耐磨、韌性好、結(jié)構(gòu)致密，比重輕、不吸水、耐侵蝕風(fēng)化、放射性低，具有資源綜合利用的優(yōu)勢，是名副其實的綠色環(huán)保建材，被廣泛用來制作地磚、臺面、水槽、潔具、浴缸，還可用在墻面、柱面、樓梯踏步等的建筑裝飾以及花盆、雕塑、工藝制品等藝術(shù)加工方面。2.1.6木材

木材是傳統(tǒng)的建筑材料，在古建筑中廣泛應(yīng)用于寺廟、宮殿以及民居等。由于木材具有質(zhì)輕、高強(qiáng)，彈性和韌性好，紋理美觀，絕熱和熱工性能好等優(yōu)點，在現(xiàn)代土木工程中，木材仍屬于重要的建筑材料。2.1.6木材按樹種的不同，木材一般分為針葉木材和闊葉木材。針葉樹葉細(xì)如針，材質(zhì)較軟，樹干通直高大，質(zhì)地均勻，且易于加工，如圖2-10所示，常用于制作梁、柱、門窗等，如松、柏、杉等；闊葉樹葉片寬大，如曲柳、榆、樺、柞（zu7，落葉喬木）等，其材質(zhì)較硬，樹干較短，難以加工，但是強(qiáng)度高，紋理美觀，宜做室內(nèi)裝修及家具。圖2-10原木2.1.6木材除了直接使用木材外，還可對木材進(jìn)行綜合利用，制成各種人造板材，這樣既能提高木材的使用率，又能改善天然木材的不足。常用的人造板材有膠合板（參見圖2-11）、纖維板、刨花板、木屑板等。

圖2-11膠合板2.2膠凝材料本節(jié)內(nèi)容1、石膏2、石灰3、水泥4、有機(jī)膠凝材料——瀝青2.2.1石膏

石膏的種類很多，有天然二水石膏、建筑石膏（半水石膏）、天然無水石膏和高強(qiáng)石膏等。不同品種的石膏，生產(chǎn)條件不同，性能及應(yīng)用也各異。

建筑石膏是建筑工程中應(yīng)用最多的一種石膏產(chǎn)品，它是由天然二水石膏（CaSO4·2H2O，又稱為生石膏），經(jīng)煅燒、磨細(xì)所得的半水石膏（CaSO4·0.5H2O）。

建筑石膏的凝結(jié)硬化速度很快，在加水拌和后，最初成為可塑的漿體，但很快就失去塑性并產(chǎn)生強(qiáng)度，隨后發(fā)展成為堅硬的固體。建筑石膏凝結(jié)硬化時體積略膨脹，這一性質(zhì)使得石膏制品的表面光滑、細(xì)膩，尺寸精確，形體飽滿，裝飾性好。2.2.1石膏另外，建筑石膏還具有較好的防火、隔熱、吸聲和吸濕性，但其耐水性和抗凍性較差。建筑石膏的應(yīng)用很廣，除了可以用于室內(nèi)抹灰、粉刷、拌制砌筑砂漿外，還可以用來制造各種石膏制品，如石膏板、石膏裝飾條、石膏浮雕以及石膏夾心砌塊等，如圖2-12所示。另外，建筑石膏還可以在生產(chǎn)水泥時作為緩凝劑加入水泥中。圖2-12石膏裝飾條2.2.2石灰我國石灰資源分布很廣，它生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，是建筑上最先使用的膠凝材料之一，如圖2-13所示。圖2-13石灰2.2.2石灰

將主要成分為碳酸鈣的天然巖石，在適當(dāng)溫度下煅燒，所得的以氧化鈣（CaO）為主要成分的產(chǎn)品即為石灰，又稱生石灰。生石灰加水反應(yīng)，釋放大量的熱量，生成熟石灰Ca(OH)2，也稱消石灰，這一過程稱為石灰的“熟化”或“消解”。

石灰可塑性和保水性好，凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低，硬化后體積收縮大，易開裂，同時由于耐水性差，存放時應(yīng)注意防潮。2.2.3水泥水泥是一種粉末狀材料，加水拌和后成漿體，能把砂、石等散粒狀材料膠結(jié)成整體，保持或發(fā)展其強(qiáng)度，并最終形成堅硬的石狀體。水泥加水形成的漿體，不僅能夠在干燥環(huán)境中凝結(jié)硬化，而且能更好地在水中硬化，因此，水泥不僅適用于干燥環(huán)境，而且也適用于潮濕環(huán)境及水中的工程部位。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通、城市建設(shè)、水利以及海洋開發(fā)等工程建設(shè)中，水泥被廣泛用來制造各種形式的鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，也常用于配置砂漿以及用作灌漿材料等，如圖2-14、圖2-15所示。2.2.3水泥圖2-14水泥板圖2-15水泥地面2.2.3水泥

水泥按用途及性能的不同，可分為通用水泥、專用水泥、特性水泥；按其主要水硬性物質(zhì)的不同，可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥等。

常用的通用水泥品種有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥以及其他品種的硅酸鹽水泥，它們統(tǒng)稱為硅酸鹽系列水泥。

該系列水泥的主要成分為硅酸鹽熟料，另外還包括調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時間的石膏和改善調(diào)節(jié)水泥某些性能的混合料。在混凝土結(jié)構(gòu)工程中，這些水泥有各自的使用范圍。1．通用硅酸鹽水泥2.2.3水泥1）道路硅酸鹽水泥道路硅酸鹽水泥的主要成分仍是硅酸鹽，同時含有較多的鐵鋁酸鈣。該類水泥強(qiáng)度較高，特別是抗折強(qiáng)度高、耐磨性好、干縮率低，抗沖擊性、抗凍性和抗硫酸鹽侵蝕能力比較好，因此適用于水泥混凝土路面、機(jī)場跑道、車站及公共廣場等工程的面層混凝土中。2．專用水泥及特性水泥2.2.3水泥2）白色和彩色硅酸鹽水泥白色硅酸鹽水泥簡稱白水泥，是由白色硅酸鹽水泥熟料加入石膏，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。彩色硅酸鹽水泥簡稱彩色水泥，它是用白水泥熟料，適量石膏和耐堿礦物顏料共同磨細(xì)而制成的。常用的彩色摻加顏料有氧化鐵（紅、黃、褐、黑）、二氧化錳（褐、黑）、氧化鉻（綠）、鈷藍(lán)（藍(lán)）、群青藍(lán)（靛藍(lán)）、孔雀藍(lán)（海藍(lán)）、炭黑（黑）等。2.2.3水泥3）快硬水泥

快硬水泥按照成分不同可分為快硬硅酸鹽水泥和快硬鋁酸鹽水泥等，具有硬化快、初期強(qiáng)度高等特性，主要用于要求早期強(qiáng)度高的工程，如緊急搶修工程、抗沖擊及抗震性工程、冬季施工工程、軍事工程等。2.2.3水泥4）膨脹水泥及自應(yīng)力水泥膨脹水泥是指在水化和硬化過程中不發(fā)生收縮，并產(chǎn)生體積膨脹的水泥，可以解決由于收縮帶來的不利后果。膨脹水泥的用途廣泛，常用于收縮補(bǔ)償混凝土、大體積混凝土，以及要求抗?jié)B和抗硫酸鹽侵蝕的工程，另外還可用于構(gòu)件節(jié)點的澆筑、結(jié)構(gòu)的加固和修補(bǔ)等。2.2.3水泥在膨脹水泥中有一類具有較強(qiáng)的膨脹性能，當(dāng)它用于鋼筋混凝土中時，由于它的膨脹性能，使鋼筋受到較大的拉應(yīng)力，而混凝土則受到相應(yīng)的壓應(yīng)力。當(dāng)外界因素使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉應(yīng)力時，就可被預(yù)先產(chǎn)生的壓應(yīng)力抵消或降低。這種靠自身水化膨脹來張拉鋼筋產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力稱為自應(yīng)力，該類水泥就是自應(yīng)力水泥。自應(yīng)力水泥主要用于自應(yīng)力鋼筋混凝土壓力管及其配件。2.2.4有機(jī)膠凝材料—瀝青

瀝青是由高分子碳?xì)浠衔锛胺墙饘伲ㄑ?、硫、氮等）衍生物所組成的黑褐色復(fù)雜混合物，常溫下呈褐色或黑褐色固體、半固體或液體狀態(tài)。

瀝青是憎水性材料，幾乎不溶于水，黏結(jié)性、柔性和不透水性較好，不導(dǎo)電、耐酸堿、耐化學(xué)腐蝕并具有熱軟、冷硬的特點。在土木工程中，瀝青是應(yīng)用廣泛的防水材料和防腐材料。適用于房屋建筑中屋面、地下結(jié)構(gòu)以及道路、橋梁、水利工程的防水、防潮、防酸堿侵蝕等，也可用于公路路面的鋪設(shè)，還可用來配置瀝青混凝土、瀝青防水涂料等。2.3混凝土和砂漿

2、砂漿

1、混凝土2.3.1混凝土

混凝土是由膠凝材料、集料（或稱骨料）、水及其他材料，按適當(dāng)比例混合攪拌制成混合物后，經(jīng)一定時間硬化而成的人造石材。它是世界上用量最大、用途最廣的建筑材料，而且是最重要的建筑結(jié)構(gòu)材料，如圖2-16所示。圖2-16混凝土澆筑

混凝土有多種分類方法，最常見的有以下幾種：2.3.1混凝土①按所用膠結(jié)材料的不同分為：水泥混凝土、石膏混凝土、瀝青混凝土、聚合物混凝土等。②按表觀密度的不同分為：重混凝土、普通混凝土、輕混凝土（即輕集料混凝土）。③按用途的不同分為：結(jié)構(gòu)混凝土、道路混凝土、膨脹混凝土、耐熱混凝土、防水混凝土、防輻射混凝土、耐酸混凝土等。④按強(qiáng)度等級的不同分為：普通混凝土，高強(qiáng)混凝土，超高強(qiáng)混凝土。⑤按生產(chǎn)和施工方法的不同分為：泵送混凝土、噴射混凝土、輾壓混凝土、預(yù)拌混凝土等。2.3.1混凝土混凝土之所以被廣泛應(yīng)用，是因為它具有許多優(yōu)越性：①抗壓強(qiáng)度高、耐久性弱、耐火性高、維修費(fèi)用低。②原材料豐富、成本低。③混凝土拌和物具有良好的可塑性。④混凝土與鋼筋黏結(jié)良好，一般不會銹蝕鋼筋。

混凝土也存在一些不足，例如，它抗拉強(qiáng)度低，變形性能差，導(dǎo)熱系數(shù)大，體積密度大，硬化較緩慢等。為此，人們將混凝土與其他材料復(fù)合，出現(xiàn)了鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、纖維混凝土等。2.3.1混凝土

普通混凝土的基本材料是水泥、水、砂子和石子，如圖2-17所示。其中，砂、石起骨架作用，稱為集料；水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在集料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥漿起潤滑作用，賦予拌和物一定和易性，便于施工；水泥漿硬化后，則將集料膠結(jié)成一個堅實的整體。此外，為改善混凝土的某些性能，還常加入適量的外加劑和摻和料。1．普通混凝土2.3.1混凝土圖2-17普通混凝土結(jié)構(gòu)1—粗集料；2—細(xì)集料；3—水泥漿；4—?dú)饪?.3.1混凝土

混凝土的強(qiáng)度等級是混凝土的重要性能指標(biāo)，應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件，在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)方法測得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度?；炷翉?qiáng)度等級以混凝土的英文Concrete的第一個字母加上其立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來表示，如C30表示立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為≥30MPa，即混凝土立方體抗壓強(qiáng)度30MPa的概率要求在95%以上。2.3.1混凝土

鋼筋和混凝土之所以可以共同工作是由它們各自材料性質(zhì)決定的。首先，鋼筋與混凝土有著近似相同的線膨脹系數(shù)，不會因為環(huán)境不同產(chǎn)生過大的應(yīng)力。其次，鋼筋與混凝土之間有良好的黏結(jié)力，有時鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條（稱為變形鋼筋）來提高混凝土與鋼筋之間的機(jī)械咬合，當(dāng)此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時，通常將鋼筋的端部彎起180°彎鉤。此外，由于混凝土中的氫氧化鈣提供的堿性環(huán)境，在鋼筋表面形成了一層鈍化保護(hù)膜，這使得鋼筋相對于中性與酸性環(huán)境下更不易腐蝕，鋼筋混凝土板配筋模型如圖2-18所示。2．鋼筋混凝土2.3.1混凝土圖2-18鋼筋混凝土板配筋模型2.3.1混凝土3．預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點如下：①抗裂性好，剛度大。②節(jié)省材料，減小自重。③可以減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力。④提高受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性。⑤提高構(gòu)件的耐疲勞性。2.3.1混凝土4．其他品種混凝土

作為一種新的建筑材料，高強(qiáng)混凝土以其抗壓強(qiáng)度高、抗變形能力強(qiáng)、密度大、孔隙率低的優(yōu)越性，在高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨度橋梁結(jié)構(gòu)以及某些特種結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。高強(qiáng)混凝土最大的特點是抗壓強(qiáng)度高，一般為普通強(qiáng)度混凝土的4～6倍，故可減小構(gòu)件的截面，因此最適宜用于高層建筑。同時，由于截面尺寸減小，自重減輕，因此高強(qiáng)混凝土框架柱具有較好的抗震性能。1）高強(qiáng)混凝土2.3.1混凝土

高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，采用常規(guī)材料和工藝生產(chǎn)，除具有混凝土結(jié)構(gòu)所要求的各項力學(xué)性能外，還具有高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性。高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度已超過200MPa，相對于普通混凝土來說，高性能混凝土抗凍性、抗?jié)B性明顯高于普通混凝土，并且有較好的自密實性。由于具有較高抗?jié)B性，因此其抗化學(xué)腐蝕性能顯著優(yōu)于普通強(qiáng)度混凝土。2）高性能混凝土2.3.1混凝土以水泥漿、砂漿或混凝土作基材，以纖維作增強(qiáng)材料所組成的水泥基復(fù)合材料，稱為纖維混凝土。纖維可控制基體混凝土裂紋的進(jìn)一步發(fā)展，從而提高抗裂性。由于纖維的抗拉強(qiáng)度大、延伸率大，使得混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊強(qiáng)度及延伸率和韌性得以提高。3）纖維混凝土2.3.1混凝土纖維混凝土的主要品種有鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土、聚丙烯纖維混凝土及碳纖維混凝土、植物纖維混凝土等。其中，鋼纖維混凝土主要用于重要的隧道、地鐵、機(jī)場、高架路床、溢洪道以及防爆防震工程等；玻璃纖維混凝土主要用于非承重與次要承重的構(gòu)件；聚丙烯纖維混凝土可用于非承重的板、停車場等。2.3.1混凝土所謂輕集料是指為了減輕混凝土的質(zhì)量以及提高熱工效果而采用的集料，其表觀密度要比普通集料低。輕集料混凝土是指采用了輕集料的混凝土，其表觀密度不大于1900kg/m3。與普通混凝土相比，輕集料混凝土具有表觀密度小、自重輕、彈性模量低、極限應(yīng)變大、熱膨脹系數(shù)小、保溫性好、抗震性好等優(yōu)點。輕集料混凝土適用于高層及大跨度建筑。應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑及其他工程時，可減輕結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約材料用量、提高構(gòu)件運(yùn)輸和吊裝效率、減少地基荷載及改善建筑物功能。4）輕集料混凝土2.3.2砂漿

將磚、石、砌塊等塊材經(jīng)砌筑成為砌體的砂漿稱為砌筑砂漿。它起黏結(jié)、襯墊和傳力作用，是砌體的重要組成部分。由于砌體結(jié)構(gòu)大都要承受一定的荷載，這就要求砌筑砂漿應(yīng)具有一定的抗壓強(qiáng)度；同時砂漿還應(yīng)具有足夠的黏結(jié)力，以便將磚石黏結(jié)成堅固的砌體。

砌筑砂漿以水泥砂漿或水泥石灰砂漿為主。水泥砂漿宜用于砌筑潮濕環(huán)境以及強(qiáng)度要求較高的砌體；水泥石灰砂漿宜用于砌筑干燥環(huán)境中的砌體。1．砌筑砂漿2.3.2砂漿抹面砂漿也稱抹灰砂漿，以薄層抹于建筑物內(nèi)外表面，即保護(hù)建筑物并提高其耐久性，又使建筑物表面平整美觀。抹面砂漿一般分兩層或三層進(jìn)行，各層抹灰要求不同，所用的砂漿也不同。底層砂漿主要起到與基層的黏結(jié)作用：①用于磚墻的底層抹灰，多選石灰砂漿；②有防水、防潮要求時選水泥砂漿；③混凝土基層的底層抹灰，多選水泥混合砂漿。中層砂漿主要起找平作用，多選石灰砂漿或水泥混合砂漿。面層主要起裝飾作用，要求表面平整細(xì)膩、不易開裂，多采用細(xì)砂配置的混合砂漿。2．抹面砂漿2.3.2砂漿除砌筑砂漿和抹面砂漿外，還有一些用途特殊的砂漿，如防水砂漿、絕熱砂漿、耐腐蝕砂漿、膨脹砂漿等。3．特種砂漿1、鋼2、建筑鋼材2.4建筑鋼材2.4.1鋼

理論上，把含碳量小于2%，含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱為鋼。鋼具有強(qiáng)度高，塑性、韌性、工藝性能良好等特點，但易銹蝕、耐火性差。

鋼按照化學(xué)成分的不同，可分為碳素鋼和合金鋼；按照冶煉方法的不同，可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼等；按照脫氧程度的不同，可分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼；按照成型方法的不同，可分為鍛鋼、鑄鋼、熱軋鋼、冷拉鋼。

鋼材的力學(xué)性能主要包括抗拉性能、沖擊韌性和耐疲勞性能等。其中抗拉性能是鋼材的最基本性能，也是最重要的性能。2.4.2建筑鋼材建筑鋼材通?？煞譃殇摻Y(jié)構(gòu)用鋼材和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材。鋼結(jié)構(gòu)用鋼材品種主要有型鋼、鋼管和鋼板等。其中，由鋼錠經(jīng)熱軋加工制成的具有各種截面的鋼材稱為型鋼（或型材）。按截面形狀不同，型鋼分有角鋼、工字鋼、槽鋼等類型，如圖2-19所示。2.4.2建筑鋼材圖2-19各種鋼結(jié)構(gòu)用鋼（a）鋼板；（b）鋼管；（c）工字鋼；（d）槽鋼；（e）角鋼（a）（b）（c）

（d）（e）2.4.2建筑鋼材鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材按加工方法可分為：熱軋鋼筋、冷軋鋼筋、冷拔低碳鋼絲和鋼絞線管等；按表面形狀可分為光圓鋼筋和螺紋鋼筋；按鋼材品種可分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼和合金鋼等。我國鋼筋按強(qiáng)度可分為I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，V五類級別。2.4.2建筑鋼材熱軋鋼筋是將鋼錠加熱后軋制而成的，分為熱軋光圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋兩種，主要用作鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的配筋，是土木建筑工程中使用量最大的鋼材品種之一。直徑6.5～9毫米的鋼筋大多數(shù)卷成盤條，直徑10～40毫米的一般軋制成6～12米長的直條。熱軋鋼筋應(yīng)具備一定的強(qiáng)度，即屈服點和抗拉強(qiáng)度，它是結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)。2.4.2建筑鋼材鋼筋的冷加工，是指在常溫下對鋼筋進(jìn)行冷拉或冷拔，以提高鋼筋的屈服點，從而提高鋼筋的強(qiáng)度，進(jìn)而達(dá)到節(jié)省鋼材的目的。鋼筋經(jīng)過冷加工后，在工程上可節(jié)省鋼材，但塑性和韌性、可焊性都明顯下降。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼絲，如鋼絞線、刻痕鋼絲、高強(qiáng)度鋼絲等都可采用冷加工的方法獲得，如圖2-20所示。2.4.2建筑鋼材圖2-20各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材（a）熱軋帶肋鋼筋；（b）盤條；（c）預(yù)應(yīng)力鋼絞線（a）（b）（c）312絕熱材料防水材料絕熱材料2.5建筑功能材料2.5.1防水材料防水材料是用來防止雨水、地下水及其他水分等侵入建筑物的材料。建筑物需要進(jìn)行防水處理的部位主要是屋面、墻面、地面和地下室、衛(wèi)生間等。防水材料品種多、發(fā)展快，按材質(zhì)分有瀝青類防水材料、改性瀝青類防水材料、高分子類防水材料；按外形分有防水卷材、防水涂料、密封材料（密封膏或密封膠條）。2.5.1防水材料防水卷材是具有一定寬度和厚度并可卷曲的片狀定型防水材料。作為工程基礎(chǔ)與建筑物之間無滲漏連接，它是整個工程防水的第一道屏障，對整個工程起著至關(guān)重要的作用。目前防水卷材有瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材和合成高分子防水卷材三大類，如圖2-21所示。圖2-21防水卷材

此類卷材是我國傳統(tǒng)的防水材料，由于易老化、耐用年限較短，屬低檔防水材料，目前已經(jīng)逐步被后兩個系列所取代。2.5.1防水材料1）瀝青防水卷材該類卷材是以合成高分子聚合物改性石油瀝青為涂蓋層，纖維織物或纖維氈為胎體，粉狀、粒狀、片狀或薄膜材料為覆面材料制成的可卷曲的片狀防水卷材。它具有高溫不流淌、低溫不脆裂、拉伸強(qiáng)度高、延伸率大的優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用。2）高聚物改性瀝青防水卷材以合成橡膠、合成樹脂或兩者的共混體為基料，加上適量的化學(xué)助劑和填充料等，經(jīng)不同工序（混輥、壓延或擠出等）加工而成的可卷曲的片狀防水材料稱為合成高分子防水卷材。這類卷材具有高彈性、拉伸強(qiáng)度高、延伸率大、耐熱性和低溫柔性好、耐腐蝕、耐老化、冷施工、單層防水和使用壽命長等優(yōu)點，因此防水效果也很好。2.5.1防水材料3）合成高分子防水卷材防水涂料是在常溫下呈流態(tài)或半流態(tài)，可用刷、噴等工藝涂布在結(jié)構(gòu)物表面并固化結(jié)成堅韌防水膜的物料總稱。2．防水涂料2.5.1防水材料按液態(tài)類型不同，防水涂料可分為溶劑型、水浮型和反應(yīng)型三種；按成膜物質(zhì)的主要成分不同，防水材料可分為瀝青類、高聚物改性瀝青類和合成高分子類三類。防水涂料固化成膜后的防水涂膜具有良好的防水性能，特別適合用于各種復(fù)雜不規(guī)則部位的防水，能形成無接縫的完整防水膜。它使用時無需加熱，既減少環(huán)境污染，又便于操作。涂布的防水涂料，既是防水層的主體，又是黏結(jié)劑，故施工質(zhì)量容易保證，維修也比較簡便，如圖2-22所示。2.5.1防水材料圖2-22防水涂料施工2.5.2絕熱材料絕熱材料是指能阻滯熱流傳遞的材料，又稱熱絕緣材料。絕熱材料是保溫、隔熱材料的總稱，一般是輕質(zhì)、疏松、多孔的纖維狀材料，主要用于建筑物的墻壁、屋面、熱力設(shè)備及管道的保溫以及制冷工程的隔熱等。傳統(tǒng)的絕熱材料有玻璃纖維、石棉、巖棉、硅酸鹽等；新型絕熱材料有氣凝膠氈、真空板等。按其成分不同，絕熱材料可以分為無機(jī)材料和有機(jī)材料兩大類。2.5.2絕熱材料熱力設(shè)備及管道保溫用的材料多為無機(jī)絕熱材料。此類材料具有不腐爛、不燃燒、耐高溫等特點，如石棉、硅藻土、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石及其制品、多孔混凝土、氣凝膠氈、玻璃纖維等。低溫保冷工程多用有機(jī)絕熱材料。此類材料具有表觀密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低、原料來源廣、不耐高溫、吸濕時易腐爛等特點，如軟木板、輕質(zhì)纖維板、刨花板、泡沫塑料等。2.5.2絕熱材料這些絕熱材料一方面滿足了建筑空間或熱工設(shè)備的熱環(huán)境，另一方面也節(jié)約了能源。因此，有些國家將絕熱材料看做是繼煤炭、石油、天然氣、核能之后的“第五大能源”。現(xiàn)在，全球保溫隔熱材料正朝著高效、節(jié)能、薄層、隔熱、防水外護(hù)一體化方向發(fā)展，在發(fā)展新型材料及技術(shù)的同時，更強(qiáng)調(diào)針對性使用，規(guī)范化設(shè)計及施工，努力提高效率及降低成本。2.5.3裝飾材料建筑裝飾材料，又稱建筑飾面材料，是指鋪設(shè)或涂裝在建筑物表面起裝飾和美化環(huán)境作用的材料。建筑裝飾材料集材料、工藝、造型設(shè)計、美學(xué)于一身，除了裝飾作用，還起著保護(hù)建筑物主體結(jié)構(gòu)和改善建筑物使用功能的作用，因而是建筑物不可或缺的部分。2.5.3裝飾材料裝飾材料可按不同的方法分類，例如，按材質(zhì)不同可分為塑料、金屬、陶瓷、玻璃、木材、無機(jī)礦物、涂料、紡織品、石材等；按功能不同可分為吸聲、隔熱、防水、防潮、防火、防霉、耐酸堿、耐污染等；按裝飾部位不同可分為外墻裝飾材料、內(nèi)墻裝飾材料、地面裝飾材料、頂棚裝飾材料。2.5.3裝飾材料

建筑裝飾材料的基本要求除了顏色、光澤、透明度、表面組織及形狀尺寸等美感方面外，還應(yīng)根據(jù)不同的裝飾目的和部位，具有一定的強(qiáng)度、硬度、防火、阻燃、耐水、抗凍、耐污染、耐腐蝕、環(huán)保等性能。例如，建筑外部直接受到風(fēng)吹、日曬、雨淋等各種自然因素的作用，選取的裝飾材料應(yīng)能有效提高建筑物的耐久性、降低維修費(fèi)用；室內(nèi)裝飾選取材料時應(yīng)注重色彩、材質(zhì)的合理搭配，不能對居住者產(chǎn)生負(fù)面影響。2.6土木工程材料未來的發(fā)展4綠色建材3新型材料2砌體材料1結(jié)構(gòu)材料2.6.1結(jié)構(gòu)材料未來混凝土的發(fā)展方向應(yīng)該是高性能混凝土與超高性能混凝土。前已述及，超高性能混凝土（RPC，ReactivePowderConcrete），是過去30年中最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料，實現(xiàn)了工程材料性能的大跨越?！俺咝阅芑炷痢卑瑑蓚€方面“超高”——超高的耐久性和超高的力學(xué)性能，這種材料具備普通混凝土的施工性能，甚至可以實現(xiàn)自密實，可以常溫養(yǎng)護(hù)，因此已經(jīng)具備了廣泛應(yīng)用的條件。2.6.1結(jié)構(gòu)材料鋼材的性能與加工工藝的顯著改善和提高。工程上應(yīng)用的鋼絞線設(shè)計強(qiáng)度可達(dá)1960MPa，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，使大跨、重載的建筑和橋梁等工程得以實現(xiàn)。高強(qiáng)度鋼索的應(yīng)用，推動了斜拉橋、懸索橋的建設(shè)。由于軋制、焊接及加工工藝的發(fā)展，各種鋼結(jié)構(gòu)建筑與橋梁也得到空前的發(fā)展。不銹鋼鋼材也開始在沿?；炷两Y(jié)構(gòu)中應(yīng)用，以提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。建筑鋼材正向著高材化、極厚化等方向發(fā)展。2.6.2砌體材料傳統(tǒng)的砌體材料因為使用燒結(jié)黏土磚，浪費(fèi)土資源，污染環(huán)境。目前，多孔磚、空心磚、加氣混凝土砌塊、纖維水泥夾芯板、蒸汽加壓混凝土板、輕集料混凝土條板和各地方就地取材做成的塊材（如石材、工業(yè)廢料制品）等正日益發(fā)展起來并將逐步取代黏土磚，這些新型材料改善了墻體材料的傳統(tǒng)性能，如增加孔洞率、增加延性、增加強(qiáng)度、改進(jìn)形狀、減輕自重等，可以更好地節(jié)約能源、保護(hù)耕地、利用工業(yè)廢渣等。輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久、節(jié)能、多功能等正逐步成為未來新型墻體材料的發(fā)展方向。2.6.3新型材料除了混凝土、鋼材、砌體材料外，新型復(fù)合材料、高分子材料等也相繼出現(xiàn)并迅猛發(fā)展。復(fù)合材料是兩種或兩種以上材料組合，利用各自的優(yōu)越性開發(fā)出的高性能建筑材料。其中以纖維增強(qiáng)材料應(yīng)用最廣、用量最大。目前的纖維增強(qiáng)材料已從簡單的玻璃纖維發(fā)展到碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、硼纖維、陶瓷聚烯烴纖維、PBO有機(jī)纖維、金屬纖維以及混雜纖維等多種。這些纖維既可以直接摻到混凝土中做增強(qiáng)材料或智能材料，也可以制成片材或棒材作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)或加筋材料，還可以作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防腐材料。2.6.1結(jié)構(gòu)材料如鋼纖維、有機(jī)纖維等纖維增強(qiáng)混凝土，利用纖維的抗拉強(qiáng)度高的特點以及它們與混凝土的黏結(jié)性，提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度與沖擊韌性，如圖2-23、圖2-24所示。圖2-23碳纖維圖2-24纖維增強(qiáng)片材2.6.1結(jié)構(gòu)材料高分子材料是以聚合物為主料，配以各種填充料、助劑等調(diào)制而成的材料。目前，將高分子材料用于管材、門窗、裝飾配件、外加劑等已非常普遍。今后將在制品的性能上改善，如滿足無毒、無污染、保溫、隔熱、防水、耐高溫、耐高壓、耐火等新的需求。同時高分子材料還將運(yùn)用于抗力結(jié)構(gòu)，國外已有經(jīng)聚合物處理的碳纖維鋼筋用于混凝土結(jié)構(gòu)中。2.6.4綠色建材與傳統(tǒng)材料相比，綠色建材具有以下幾個方面的基本特征：①其生產(chǎn)所用原料盡可能少用天然資源，大量使用尾渣、垃圾、廢液等廢棄物。②采用低能耗制造工藝和無污染環(huán)境的生產(chǎn)技術(shù)。③在產(chǎn)品配制或生產(chǎn)過程中，不得使用甲醛、鹵化物溶劑或芳香族碳?xì)浠衔?，產(chǎn)品中不得含有汞及其化合物的顏料和添加劑。2.6.1結(jié)構(gòu)材料④產(chǎn)品的設(shè)計是以改善生產(chǎn)環(huán)境、提高生活質(zhì)量為宗旨，即產(chǎn)品不僅不損害人體健康，還應(yīng)有益于人體健康，產(chǎn)品具有多功能化，如抗菌、滅菌、防霉、除臭、隔熱、阻燃、調(diào)溫、調(diào)濕、消磁、防射線、抗靜電等。⑤產(chǎn)品可循環(huán)或回收利用，無污染環(huán)境的廢棄物。ThankYou!

土木工程概論地基與基礎(chǔ)地基處理基礎(chǔ)不均勻沉降的防治措施工程地質(zhì)勘察基礎(chǔ)的種類12345本章內(nèi)容第三章地基與基礎(chǔ)工程3.1地基與基礎(chǔ)任何建筑物都建造在一定的地層上，通常把支承建筑物、受建筑物荷載影響的土體或巖體稱為地基。地基不屬于建筑的組成部分，但它對保證建筑物的堅固耐久具有非常重要的作用。