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1、第二讲第二讲 土木工程材料与基本结构形式土木工程材料与基本结构形式土木工程材料土木工程材料1 1、土木工程材料的重要性、土木工程材料的重要性是土木工程的物质基础是土木工程的物质基础对功能有直接的影响对功能有直接的影响对经济性影响明显对经济性影响明显对技术的发展有直接的推动作用对技术的发展有直接的推动作用为理论的发展提供动力为理论的发展提供动力土木工程材料的重要性第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式2 2、土木工程材料分类、土木工程材料分类 土木工程材料种类繁多，可有多种分类方法。土木工程材料种类繁多，可有多种分类方法。按来源分：天然材料、人造材料按来源分：天然材
2、料、人造材料 按性质分：金属材料、非金属材料、有机材料、复按性质分：金属材料、非金属材料、有机材料、复合材料合材料 按用途分：结构材料、功能材料、装饰材料按用途分：结构材料、功能材料、装饰材料第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式土木工程材料的分类3 3、常用材料简介、常用材料简介3.1 3.1 自然石、砖、瓦自然石、砖、瓦(1).(1).自然石：自然石：重岩自然石（表观密度大于重岩自然石（表观密度大于18 kN/m18 kN/m3 3）轻岩自然石（表观密度小于轻岩自然石（表观密度小于18 kN/m18 kN/m3 3）重岩自然石包括：花岗岩（重岩自然石包括：花岗
3、岩（granitegranite）、砂岩（）、砂岩（sandstonesandstone）、）、石灰石（石灰石（limestonelimestone）等。）等。轻岩自然石包括：贝壳石灰岩（轻岩自然石包括：贝壳石灰岩（coquinacoquina）、凝灰岩）、凝灰岩 （tufftuff）。）。采用的石料分为料石（采用的石料分为料石（ashlarashlar）及毛石（）及毛石（rubblerubble）两类。）两类。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介(2).(2).砖砖 砖（砖（brickbrick）由粘土烧制而成，分为红砖和青砖。标准砖的）由粘土烧制
4、而成，分为红砖和青砖。标准砖的规格为规格为240mm240mm115mm115mm53mm53mm。有。有实心砖实心砖、空心砖两类。、空心砖两类。承重空心砖的孔洞一般是竖向的承重空心砖的孔洞一般是竖向的,空心砖厚度较大，重量较空心砖厚度较大，重量较 轻，有利于加快砌筑进度。轻，有利于加快砌筑进度。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介 石材或砖用砂浆砌筑而成的构件称为砌体（石材或砖用砂浆砌筑而成的构件称为砌体（masonrymasonry）。）。(3).(3).瓦瓦 目前我国生产的瓦多为平瓦。目前我国生产的瓦多为平瓦。第二讲：土木工程材料与基本结构形式
5、第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介3.23.2、胶凝材料和砂浆、胶凝材料和砂浆 胶凝材料（胶凝材料（cementing materialcementing material）：和水成浆后能硬化成）：和水成浆后能硬化成坚实整体的矿物质粉状材料，如石灰、烧石膏和水泥等。坚实整体的矿物质粉状材料，如石灰、烧石膏和水泥等。砂浆（砂浆（mortarmortar）是石灰、石膏或水泥等胶凝材料掺砂或矿渣）是石灰、石膏或水泥等胶凝材料掺砂或矿渣等细骨料加水拌和而成，用以砌筑砌体。等细骨料加水拌和而成，用以砌筑砌体。采用水泥砂浆时，往往还掺和一定量的石灰膏或粘土浆以增采用水泥砂浆时，往往还掺和一定量
6、的石灰膏或粘土浆以增加砂浆的和易性，以保证砌体质量，这种砂浆称为混合砂浆。加砂浆的和易性，以保证砌体质量，这种砂浆称为混合砂浆。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介3.33.3、混凝土和混凝土砌块、混凝土和混凝土砌块(1).(1).混凝土混凝土 混凝土：用水泥、砂（细骨料）和碎石（粗骨料），按一定混凝土：用水泥、砂（细骨料）和碎石（粗骨料），按一定重量比例配合，加水拌和成型后结硬而成。重量比例配合，加水拌和成型后结硬而成。水泥和砂、石的比例（按重量）称为配合比（水泥和砂、石的比例（按重量）称为配合比（mix ratiomix ratio）,水和水泥的
7、比例称为水灰比。水和水泥的比例称为水灰比。轻骨料混凝土（密度小于轻骨料混凝土（密度小于18kN/m18kN/m3 3）;加气混凝土，泡沫混凝土；加气混凝土，泡沫混凝土；低热混凝土，无收缩混凝土，膨胀混凝土；低热混凝土，无收缩混凝土，膨胀混凝土；耐酸混凝土，耐碱混凝土，耐热混凝土；耐酸混凝土，耐碱混凝土，耐热混凝土；第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介(2).(2).混凝土砌块混凝土砌块 用混凝土可制成砌块（用混凝土可制成砌块（blockblock），），一般为空心构造。一般为空心构造。砌块也可采用煤渣等材料制作，从而改善了环境。采用砌块砌块也可采用煤
8、渣等材料制作，从而改善了环境。采用砌块建筑可大大减轻劳动量，缩短工时，安装可以采用机械化，并建筑可大大减轻劳动量，缩短工时，安装可以采用机械化，并降低墙壁材料在运输中的损耗。降低墙壁材料在运输中的损耗。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介3.43.4、钢筋、钢筋混凝土和预应力混凝土、钢筋、钢筋混凝土和预应力混凝土(1).(1).钢筋钢筋 钢筋按化学成分可分为：热轧碳素钢、热轧普通低合金钢。钢筋按化学成分可分为：热轧碳素钢、热轧普通低合金钢。热轧碳素钢除含有铁元素外还含有少量的碳、硅、锰、硫、热轧碳素钢除含有铁元素外还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元素
9、。（低碳钢磷等元素。（低碳钢0.25%0.6%0.6%）热轧普通低合金钢除碳素钢中已有的成分外，还加入少量的热轧普通低合金钢除碳素钢中已有的成分外，还加入少量的合金元素，如锰、钛、钒等，有效地改善了钢筋的性能。合金元素，如锰、钛、钒等，有效地改善了钢筋的性能。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介 钢筋按其截面形式可分为：光面钢筋、变形钢筋。钢筋按其截面形式可分为：光面钢筋、变形钢筋。热轧钢筋直径一般为热轧钢筋直径一般为6 632mm32mm。小直径钢筋（小直径钢筋（10101212mmmm以下以下）做成盘圆供应，大直径钢筋长度一般为做成盘圆供应，大直
10、径钢筋长度一般为1212m m。钢筋接头有搭接和钢筋接头有搭接和焊接两种焊接两种 。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介(2).(2).钢筋混凝土钢筋混凝土 钢筋混凝土的本质钢筋混凝土的本质 钢筋混凝土是由两种力学性能大不相同的材料钢筋和混钢筋混凝土是由两种力学性能大不相同的材料钢筋和混凝土结合成整体，共同发挥作用的一种建筑材料。凝土结合成整体，共同发挥作用的一种建筑材料。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介 钢筋混凝土的主要优缺点：钢筋混凝土的主要优缺点：主要优点：主要优点：（1 1）就地取材）就地取材
11、（2 2）耐久性）耐久性 （3 3）耐火性）耐火性 （4 4）整体性）整体性 （5 5）刚性）刚性 （6 6）可塑性）可塑性 主要缺点：主要缺点：（1 1）自重大）自重大 （2 2）抗裂性差）抗裂性差 （3 3）费工大、耗用木料多）费工大、耗用木料多 第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介(3).(3).预应力混凝土预应力混凝土 预应力混凝土：利用预先建立的压应力以抵消在荷载下产生预应力混凝土：利用预先建立的压应力以抵消在荷载下产生的拉应力而做成的。的拉应力而做成的。施加预应力的方法主要有：先张法、后张法。施加预应力的方法主要有：先张法、后张法。第二讲
12、：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介3.53.5、钢、钢 应用于工程结构的钢材，除钢板外，还有各种型钢：角钢、应用于工程结构的钢材，除钢板外，还有各种型钢：角钢、槽钢、工字钢、冷弯型钢等。槽钢、工字钢、冷弯型钢等。利用钢板和各种型钢通过连接可组成各种形状的截面。利用钢板和各种型钢通过连接可组成各种形状的截面。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介钢结构的主要优缺点：钢结构的主要优缺点：主要优点：主要优点：（1 1）结构重量轻）结构重量轻 钢容重与屈服点的比值相对较低，钢结构构件截面较钢容重与屈服点的比值相对较低，钢
13、结构构件截面较小，重量较轻。一般为钢筋混凝土结构的小，重量较轻。一般为钢筋混凝土结构的1/2-1/51/2-1/5。特。特别适用于大跨、超高、承载重的结构。别适用于大跨、超高、承载重的结构。（2 2）结构性能好）结构性能好 钢材塑性、韧性好，变形能力强，计算准确性好，可钢材塑性、韧性好，变形能力强，计算准确性好，可靠性高。靠性高。（3 3）工业化程度高）工业化程度高 工业化程度高，施工精度好，劳动生产率高。工业化程度高，施工精度好，劳动生产率高。（4 4）符合可持续发展要求）符合可持续发展要求 钢材可重复利用程度高，符合可持续发展要求。钢材可重复利用程度高，符合可持续发展要求。第二讲：土木工程
14、材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介 钢结构主要缺点：钢结构主要缺点：（1 1）耐火性差。）耐火性差。钢结构在温度钢结构在温度250250以内性质变化很小，温度达到以内性质变化很小，温度达到300 300 以后，强度逐渐下降，达到以后，强度逐渐下降，达到450450650 650 时，强度降为零。时，强度降为零。（2 2）易锈蚀。）易锈蚀。（3 3）价格较贵。）价格较贵。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介3.63.6、木、木 1.1.圆木圆木 直径常在直径常在120mm120mm以上，长度一般为以上，长度一般为9m9m以
15、内。以内。2.2.方料方料 （1 1）大料：两面锯开及四面锯开。）大料：两面锯开及四面锯开。（2 2）条料：四面锯平，厚度小于）条料：四面锯平，厚度小于100mm100mm，宽度小于厚度宽度小于厚度2 2倍。倍。（3 3）板料：厚度不大于）板料：厚度不大于100mm100mm，宽度大于厚度的宽度大于厚度的2 2倍，其中倍，其中 厚度在厚度在3535mmmm以下的为薄板，大于以下的为薄板，大于35mm35mm的为厚板。的为厚板。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式常用材料简介4 4、土木工程材料发展展望、土木工程材料发展展望4.1.4.1.墙体材料墙体材料 我国粘
16、土砖的用量很大，墙体材料产值约占建材工我国粘土砖的用量很大，墙体材料产值约占建材工业总产值的业总产值的1/31/3，但新墙体材料只占，但新墙体材料只占5 5左右。左右。改革墙体材料势在必行：改革墙体材料势在必行：v 利用工业废料，大力应用各种砌块。利用工业废料，大力应用各种砌块。v 适当扩大承重空心砖类型和孔洞率。适当扩大承重空心砖类型和孔洞率。v 大力发展各种功能型环保复合墙体材料。如大力发展各种功能型环保复合墙体材料。如ALCALC、NALCNALC、FCLCFCLC墙板等。墙板等。第二讲：土木工程材料与基本结构形式第二讲：土木工程材料与基本结构形式土木工程材料的发展4.2.4.2.混凝土混凝土 混凝土应以混凝土应以“轻质、高强、高性能轻质、高强、高性能”作为主要发展方向。作为主要发展方向。（1 1）提高结构混凝土的强度。）提高结构混凝土的强度。（2 2）发展轻混凝土。）发展轻混凝土。（3 3）发展改性混凝土。）发展改性混凝土。（4 4）广泛使用外加剂、合理使用掺和料。）广泛使用外加剂、合理使用掺和料。（5 5）逐步改造混凝土生产工艺。）逐步改造混凝土生产工艺。（6 6）大力提高混
