土木工程材料-绪论(发展史)ppt课件

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青铜时代：石材
拱
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拱结构：实例一
古罗马圆形大剧场
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青铜时代：石材
建于公元72年至82年间 面积约2万平方米 10万立方米石料 可容纳近九万人
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拱结构：实例二 赵州桥
青铜时代：石材
公元605年至616年 桥体全部用石料建成
净跨37米 宽9米 拱矢高度7.24米 利用拱将石材的优势充分发挥
青铜时代：石灰和石膏
石膏
共同点
煅烧温度较低 可塑性和保水性好
强度低
耐水性差
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青铜时代：石灰和石膏
石灰
石膏
不同点
水化热大 凝结硬化慢 体积收缩大
凝结硬化快 体积微膨胀
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一万年前 5000年前
公元元年
建筑材料发展的时间轴
公元1000年 公元2000年
砖
瓦
铁器时代
青铜时代
石、石膏、石灰
新石器时代 土、木
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工业时代：钢铁、混凝土
芝加哥保险公司大厦（1885年） 共10层，高55米
埃菲尔铁塔（1889年）
塔高328米，重约7000吨
18000多个钢铁部件和250万个铆钉
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优点
工业时代：钢铁、混凝土
轻质高强 刚度大
钢
材质均匀
塑性、韧性好
缺点
耐腐蚀性差 耐火性差
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工业时代：钢铁、混凝土
纽约的世贸中心
旧石器时代——居住在天然洞穴，不需要建筑材料
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一万年前 5000年前
公元元年
建筑材料发展的时间轴
公元1000年 公元2000年
新石器时代 土
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木
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新石器时代：土、木
西安半坡氏族的圆形房子 河姆渡干栏式房屋复原图
木
基础、柱、梁
黏土和草
墙
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新石器时代：土、木
土砖房
黏土
秸秆或 稻草
晒
干
土砖
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黏土
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希腊巴特农神庙
空间架构
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青铜时代：石材
公元前438年建成 46根高达10米的石柱支撑
重点关注
梁跨度都很小
石的抗压强度高
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青铜时代：石材
生活现象
集中荷载作用下梁的弯曲变形图
胸口碎大石
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抗弯抗剪 强度较弱
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新石器时代：土、木 课堂讨论
石的抗压强度很高，而它的抗弯抗剪很弱，跨度如此之 小，怎么用石材修建一些跨度比较大的建筑呢？
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110层，411米 塔柱边宽63.5米 用钢量78000吨 外围为密置的钢柱 墙面为铝板和玻璃
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工业时代：钢铁、混凝土
2001年9月11日 8:46 AM 北楼 10:28 AM 9:03 AM 南楼 10:05 AM
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工业时代：钢铁、混凝土
1900年 1850年 1800年 1750年
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1900年 1850年 1800年 1750年
工业时代：钢铁、混凝土
1903年 建成英格尔斯大楼 1875年 建成钢筋混凝土桥 1867年 发明钢网水泥花盆
1824年 发明波特兰水泥
1796年 烧制罗马水泥 1756年 烧制水硬性石灰
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美国辛辛那提市的英格尔斯大楼 16层，高64米
世界上第一幢钢筋混凝土高层建4筑7
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工业时代：钢铁、混凝土
1900年 1850年 1800年 1750年
1875年 建成钢筋混凝土桥 1867年 发明钢网水泥花盆 1824年 发明波特兰水泥 1796年 烧制罗马水泥
1875年,莫尼埃建成了 世界上第一座钢筋混凝土 桥,建于苏格兰连芬南德混 凝土高架桥。
1756年 烧制水硬性石灰
新石器时代 土、木
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工业时代：钢铁、混凝土
1779年英国塞文河铁桥 拱形结构，跨度30米
世界上第一座铁桥
英国塞文河铁桥
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工业时代：钢铁、混凝土
法兰西剧院
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铁在建筑上的使用， 于1786年首次运用在 法兰西剧院的铁屋顶上
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工业时代：钢铁、混凝土
巴黎植物园的温室（1833年）
伦敦海德公园博览会会馆（1851年）
青铜时代 石、石膏、石灰
新石器时代 土、木
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科技时代：功能材料等新型材料
新型防水材料
新型保温材料
新型复合材料
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新型功能材料
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随着人类开发新的更有科技含量的建材
我们的生活也将变得丰富多彩 我们的家园也将变得更加美好
……
谢谢大家！
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英国工程师斯米顿发现： 水硬性石灰，必须采用含有黏土的 石灰石来烧制
1756年 烧制水硬性石灰
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爱迭斯顿灯塔
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1900年 1850年 1800年 1750年
工业时代：钢铁、混凝土
1796年 烧制罗马水泥 1756年 烧制水硬性石灰
英国人帕克用泥灰岩烧制出 了一种水泥，外观呈棕色，很像 古罗马时代的石灰和火山灰混合 物，命名为罗马水泥。
木
大兴土木
土木工程
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一万年前 5000年前
公元元年
建筑材料发展的时间轴
公元1000年 公元2000年
青铜时代
石 新石器时代 土、木
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石灰 石膏
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青铜时代：石材
墙垣
柱础
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青铜时代：石材
左塞尔阶梯金字塔
胡夫金字塔
公元前2700年
实心的巨石体 公元前2560年
世界上最早用石块修建的陵墓
世界上最大的金字塔
差给结构带来的风险
钢和混凝土的组合结构具有良好的抗震性 能和耐腐蚀、耐火等性能
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工业时代：钢铁、混凝土
华沙文化科学宫（1955年） 42层，241米
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迪拜塔（2010） 162层，828米
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一万年前 5000年前
公元元年
建筑材料发展的时间轴
公元1000年 公元2000年
科技时代 功能材料、智能材料 工业时代 钢铁、水泥、混凝土 铁器时代 砖、瓦
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铁器时代：砖和瓦
西周墓穴中的砖
长城
重量不大，尺寸相同
特点
人工搬运，手工施工 加快施工速度
提升.了施工质量
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铁器时代：砖和瓦
红砖
Hale Waihona Puke 青砖红砖与青砖有什么区别呢？
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铁器时代：砖和瓦
优点
砖
取材方便
煅烧温度较低
抗压强度较高
缺点
运输方便
孔隙率大 抗弯抗剪强度低 破坏土地资源
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铁器时代：砖和瓦
拱形石材的里程碑
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青铜时代：石材
优点
抗压强度高 耐久性好
思考
缺点
石
自重大
抗弯抗剪强度低
加工运输困难
这些大块的石材，相互之间如何胶凝在一起呢？
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古埃及：石膏
硫酸钙
古希腊：石灰
氧化钙（生石灰） 氢氧化钙（熟石灰）
青铜时代：石灰和石膏
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古罗马
石灰+砂 石灰砂浆
青铜时代：石灰和石膏
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石灰
建筑材料
Construction Materials
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1
（1）什么是建筑材料？
思考
（2）人类是从什么时候开始使用建筑材料的？
（3）常说“秦砖汉瓦”，秦朝和汉朝才开始使 用砖和瓦吗？
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2
建筑材料 房屋、桥梁、道路、水工等土建工程中所用材料的总称
水泥
石灰
砂
石
木材
钢材
沥青
建筑材料
人类文明
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3
旧石器时代
土砖墙
砌筑胶凝材料
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埃及人土砖建筑物
新石器时代：土、木
黏土
砂和草
晒 干
土砖
黏土
砌筑胶凝材料
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8
新石器时代：土、木
优点
取材方便 可塑性好
缺点
土
干缩开裂
耐水性差
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新石器时代：土、木
优点
轻质高强 易于加工 弹性和韧性好
木
缺点
内部不均匀 湿胀干缩大 耐火和耐腐蚀性差
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新石器时代：土、木
土 古代工程建设称为
工业时代：钢铁、混凝土
优点
原材料丰富 成本低
混
抗压强度高
凝
可塑性好
土
与钢筋粘结良好
缺点
抗拉强度低 自重大 硬化慢
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课堂讨论
工业时代：钢铁、混凝土
为什么钢筋和混凝土两者能够融合在一起，协同工作非 常好呢？
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工业时代：钢铁、混凝土
钢
作为承受拉力的载体 可以弥补混凝土抗拉强度低
的弱点
混凝土
作为钢筋的保护层 降低钢筋腐蚀性差和耐火性
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工业时代：钢铁、混凝土
1900年 1850年 1800年 1750年
1867年 发明钢网水泥花盆 1824年 发明波特兰水泥 1796年 烧制罗马水泥 1756年 烧制水硬性石灰
法国园艺师莫尼埃经常 跟花盆打交道，一次不经意 间，发现了摔碎的花盆里面 的土并没有洒落，原来是植 物的根系发达，他灵机一动 ，将想法付诸实施，取得了 水泥花盆和混凝土花盆的专 利权。
天然泥灰岩作原料，不经配 料直接烧制而成的，故命名为天 然水泥。具有良好的水硬性和快 凝特性，特别用于与水接触的工 程。
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工业时代：钢铁、混凝土
1900年 1850年 1800年 1750年
1824年 发明波特兰水泥 1796年 烧制罗马水泥 1756年 烧制水硬性石灰
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英国建筑工人阿斯谱丁 取得了波特兰水泥（Portland cement）的专利权。他用石 灰石和黏土为原料，按一定 的比例配合后，在立窑内煅 烧成熟料，再经磨细制成的 水泥。
多孔砖
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空心砖
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铁器时代：砖和瓦
阿房宫前殿遗址
西汉“都司空”瓦当
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铁器时代：砖和瓦
普通瓦
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琉璃瓦
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铁器时代：砖和瓦
优点
瓦
防水隔热性好
强度较高
耐腐蚀性好
缺点
脆性大
易破损
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一万年前 5000年前
公元元年
建筑材料发展的时间轴
公元1000年 公元2000年
钢铁
混凝土
工业时代 铁器时代 砖、瓦 青铜时代 石、石膏、石灰