土木工程材料_建材课件 0.绪论

复合材料
无机非金属材料与有机材料复合：玻璃钢（树脂+玻纤）、 聚合物混凝土、沥青混合料等
金属材料与无机非金属材料复合：钢纤维混凝土等
金属材料与有机材料复合：轻质金属夹芯板
二、按功能分类，可分为两大类：
结构材料——主要用作承重的材料，如梁、板、柱所 用材料．
功能材料——主要利用材料的某些特殊功能，如用于
青铜器时代——公元前16~11世纪（商代），它的使用使 社会生产力有了很大提高，并为木结构及“版筑技术”提 供了很大方便。“版筑技术”现称为“干打垒”（木框中 浇土），用于北方寒冷地区和南方炎热地区，混凝土的现 浇技术就来源于此。
世界著名建筑： 金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏的使用 万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆 罗马圆剧场 （70-80 AC):石材、石灰砂浆 布达拉宫 ：建于公元7世纪（松赞干布时期），唐 朝初年，为迎娶唐朝文成公主而建造。 石材、石灰砂浆
世界各国对土木工程材料的标准化都非常 重视，均有自己的国家标准：
– ASTM 美国国家标准 – JIS 日本国家标准 – BS 英国标准 – DIN 德国标准 – ISO 国际标准
0.5 学习本课程的目的和基本要求
一、学习目的：
土木工程材料为本专业的专业基础课，为后续 课程的学习打下基础。
二、基本要求：
（18世纪后） 平板玻璃、粘结剂等。 4、现代新型材料：塑料、铝合金、不锈钢、高性能混凝
（20世纪后） 土、新型墙体材料、装饰材料、节能 材料。
远古时期——距今50~10万年前，原始人只有天然的石块 和木棍，过着穴居巢处（利用天然的洞穴、悬崖下栖身或 构木为巢）的生活，还谈不上建筑。如：距今170万年前 的云南元谋人、20~70万年前的北京周口店一带的北京人 及3万年前的山顶洞人。 1、原始社会后期——利用天然材料，搭建简单的房屋， 如：木材、岩石、竹、粘土、芦苇、草等。（称为建材发 展的起点）
距今1万~6000年前的新石器时代，母系氏族社会，人们 已开始定居。原始人利用磨制的石刀、石斧等简单的工具 砍伐树木、芦苇等，搭建简单的房屋。
如：距今5000~6000年前陕西西安附近发现的半坡遗址， 为半地穴式房屋；距今7000年前浙江余姚的河姆渡遗址， 为干栏式（类似南方的吊脚楼）房屋。
干栏建筑是南方少数民族的建筑风格，古时流行于南方百越民族的 居住区，这种建筑以竹木为主要建筑材料，主要是两层建筑，下层 放养动物和堆放杂物，上层住人。 这种建筑适合那些居住于雨水 多比较潮湿地方的人。现在主要流行于壮族居住的比较偏远的地区， 包括广西中西部、云南东南部、贵州西南部和越南北部。
胡夫金字塔（2000-3000 BC) ，高146.59m, 底部232m 见方，用 230多万块、每块重2.5T的岩石砌成，材料为石材、石灰、石膏
万里长城（200 BC): ：条石、大砖、石灰砂浆
布达拉宫（600~7 00AC):石材、 ：石材、石灰砂浆
平板玻璃：19世纪末，玻璃的工业生产方法确立，平板玻 璃已被广泛应用。
4、现代材料，20世纪以后—预应力混凝土、高分子材料 1908年，有人提出了预应力混凝土的概念； 1934年，在美国发明了混凝土减水剂，在混凝土材料的 发展中树立了里程碑的作用。
1940年后，钢材、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢骨架混 凝土已得到空前的发展；高效减水剂、高性能混凝土的出 现并不断发展。
认真学习和掌握各种材料的性质，做到合理 选用材料；认真做实验，学会检验材料的方法。
本课程的学习方法：
常用材料—石灰石膏、水泥、砼、钢材、沥青等 重要材料—水泥、砼、钢材。
材料介绍顺序：原料——生产工艺——组成成 分——性质——应用——检验——储存。
重点掌握材料的生产工艺、基本性能和应用。
防水、装饰、保温等的材料．
三、按使用部位分类：
可分为结构材料（板、梁、柱）、墙体材料、屋面 材料、地面材料及饰面材料等。
一、土木工程材料的历史
1、古代天然材料的使用： （原始社会后期新石器时代、
青铜器时代） （土、草、竹、木、苇、石 材等）。 2、最早的人工材料：烧土制品（砖、瓦、石灰、玻璃）。 3、近代材料发展：钢铁、水泥、混凝土、钢筋混凝土、
粘土瓦：世界上最早出现在公元前3000年左右，我国从 西周时期出现平瓦、战国时期（公元前475~221年）平瓦 和筒瓦已广泛使用。
烧制石灰：它的发现是我们的祖先在烧火做饭时。世界 上最早使用是在公元前3000年左右的埃及金字塔，我国 在三国时期四川德阳市市中区罗江县白马关乡凤雏（刘 备的军师庞统，字士元，号凤雏，湖北襄阳人）墓的遗 址（在落凤坡附近）中，发现墓室的土坯墙上采用了三 合土（石灰+粘土+砂子）抹面。
3、近代材料：18世纪以后，在英国的工业革命带动下， 出现了钢铁、水泥、混凝土、钢筋混凝土等重要材料。
水泥：1824年，英国人泥瓦匠Joseph Aspding , 发明了波 特兰水泥。将石灰石+粘土制成料浆，高温煅烧，经粉碎 制成水泥。此水泥的颜色与英国波特兰小岛上出产的一种 淡黄色石材颜色相近，故称为波特兰水泥。因该水泥主要 成分为硅酸盐，我国称为硅酸盐水泥，1889年河北唐山建 立第一家水泥厂。刚开始水泥的生产发展缓慢，直到1949 年后，才飞速发展。如今我国已成为世界上水泥产量最高、 使用量最多的国家。
1、必须具有足够的强度，能够安全承载； 2、质量轻，以减轻下部结构和地基的负荷； 3、具有一定的耐久性，以减少维修费用； 4、装饰材料应具有美化作用； 5、特殊部位的材料，应具有相应的特殊功能。
选材的原则：材尽其能，物尽其用；正确、合理。
0.2 土木工程材料的分类
一、按材料的化学成分分类
无机材料
一、 国家标准
有强制性标准（代号GB)、推荐性标准（代号GB/T)。
二、行业标准
有建工行业标准（代号JGJ）、建材行业标准（代号 JC）、冶金行业标准（代号YB）、交通行业标准 （代号JT）等
三、 地方标准（代号DB）和企业标准（代号QB）
标准的表示方法：
产品（技术）名称、部门代号、编号和批准年份组成。
二、土木工程材料的发展趋势
1、研制高性能材料； 2、尽量少用天然资源，多用可利用的废弃物作为工
程材料的资源； 3、节约能源； 4、材料生产中不得使用对人体有害的添加剂，开发
对人体有益的材料功能； 5、产品可再生循环和回收利用，以防二次污染。
21世纪材料发展——向着轻质、高强、节能、高性能、 绿色建材的方向发展。
如国家标准：《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）， 其中“硅酸盐水泥”为该标准的产品名称， “GB”为 国家标准的代号，“175”为标准编号，“2007”为标 准颁布年代号。上述标准为强制性国家标准，任何技 术（产品）不得低于此标准。 又如：普通混凝土配合比设计规程 JGJ55——2000 。
土
木
工
程
材
有机材料
料
黑色金属：钢、铁、不锈钢等 金属材料 有色金属：铝、铜及其合金
天然石材：砂、石及石材制品等 烧土制品：砖、瓦、玻璃等 非金属材料 胶凝材料：石灰、石膏、水泥、水玻璃等 混凝土及硅酸盐制品：混凝土、砂浆
及硅酸盐制品 植物材料：木竹、竹材等
沥青材料：石油沥青、煤沥青、沥青制品
高分子材料：塑料、涂料、胶粘剂等
玻璃：块状原料（石英砂、纯碱、石灰石、长石等）， 主要成分为硅酸盐，高温下急速冷却的非晶体析出物。 坚硬，但抗冲击性差。 最早发现是在公元前2000年左右，埃及古墓中的殉葬品。 中世纪欧洲（如俄国）用于教堂内墙做壁画，为彩色玻 璃。到了1640年，俄国开始将玻璃用于门窗的采光。
意义：烧土制品的出现，取代了落后的墙体、屋面材料， 提高了房屋的整体性和房屋的强度，玻璃的使用，增强 了采光效果，使人们的居住环境得到了根本性的改善。
塑料与合成树脂为代表的有机高分子化学建材作为装饰、 装修、防水、保温隔热、绝缘、管线材料在建筑中发挥 各种作用。 如：塑料管线、泡沫塑料、岩棉、防水卷材、各种粘结 剂、建筑涂料、壁纸等。 铝合金、不锈钢等新型金属材料是现代建筑理想的门窗 及住宅设备材料（厨房、卫浴设备），改善了密封性、 美观性及清洁性，提高了居住质量。 各种复合材料的使用，如：金属夹芯板，空心砖、陶瓷 制品等也在快速地发展。
2、最早的人工材料的使用：烧土制品（砖、瓦、石灰、 玻璃） 土坯：公元前8000年左右，粘土+水 用于土坯房屋、火炕，现在农村还有一些地区仍在使用 粘土砖：将强度低、吸水的土坯在高温下焙烧，成为坚 实、耐水的粘土砖。 世界上最早出现在公元前5000年左右，我国从西周（公 元前1060~711）开始出现，到了秦汉时期，粘土砖已被 广泛使用，且制作技艺精湛，故有“秦砖汉瓦”之称。
法国1848年，德国1850年，美国1871年，日本1875年。
钢铁：英国人发明，产业革命后的英国，经济迅速发展， 对运输系统有更大的要求，因此英国政府开始大量修建铁 路和桥梁。先是用铸铁建桥，后来转为用转炉炼钢。1890 年修建的Forth湾跨海钢桥，共用钢材5万吨。
钢筋混凝土：1855年，法国人nbot 在第一届巴黎万 国博览会上首次推出钢筋混凝土小船，宣告了钢筋混凝土 制品的问世，两种材料结合有取长补短的作用。钢筋混凝 土开始应用是在19世纪末（1890-1892）；中国，1898年
0.绪论 0.1 土木工程与材料
一、土木工程的定义
工程是指按计划进行的工作；
土木工程是指建造各类工程设施的科学技术的总称。 如：建筑工程、水利工程、道桥工程、铁路工程及海 洋工程等。
二、土木工程材料
土木工程材料是指土木工程中所用的各种材料及制品。
它既是一切土木工程的物质基础，也是重要的质量基 础。
三、土木工程对材料的基本要求
0.4 土木工程材料的技术标准
土木工程材料现代化生产的科学管理，必须对材料 产品的各项技术制定统一的执行标准。这些标准一 般包括：产品规格、分类、技术要求、检验方法、 验收规则、标志、运输和贮存等方面内容。
土木工程材料的标准，是企业生产的产品质量是否 合格的技术依据，也是供需双方对产品质量进行验 收的依据。通过产品标准化，就能按标准合理地选 用材料，从而使设计、施工也相应标准化，同时可 加快施工进度．降低造价。