第1章工程材料

冷加工措施都是为了提高钢筋的强度和增加其在砼中的抗滑移能力。
2.2.4 钢筋、钢筋砼和预应力砼>>钢筋
点焊而成的焊网 高强钢丝和钢绞线 其它建筑用钢材 精轧高强罗纹钢筋
建筑施工工业化
预应力钢筋砼中使用
钢纤维 （20mm~50mm）
掺入砼中提高砼的抗裂能力和韧性。 施工时喷射到砼上，不振捣。
钢筋替代产品
平瓦
波形瓦
按成分分，有粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等；
2.1.3石
3. 石 种类 重岩自然石（>18KN/m3）花岗岩、砂岩、石灰石 按密度分： 轻岩自然石（<18KN/m3）贝壳石灰岩 、凝灰岩 细料石： 料 石 粗料石： 毛料石： 毛板石： 毛 石 平板石： 乱毛石： 细加工，凹凸深度≤2mm，截面宽度、高度≥200mm， 且不小于长度的1/3 凹凸深度≤20mm，截面宽度、高度≥200mm， 且不小于长度的1/3 外形大致方正，一般不加工或稍加工 形状成板状而不规则，两面大致平行，最小厚度≥200mm 形状不规则，但有两面大致平行 形状最不规则，但最小厚度≥150mm
水泥制品特点
1) 水泥在新制成的砼中与水起水化作用，释放水合热。 在大体积砼结构中水合热不易散发，当坝外层结硬后，坝内不断 产生的水合热使内部砼膨胀而导致坝外裂缝，所以应采用低热水 泥。矿渣水泥较普通水泥的水合热低。 2) 膨胀水泥结硬后，体积会膨胀。 3) 矾士水泥是一种硬化很快并有高强度的水硬性胶凝材料。 可用于紧急工程、冬季工程、海水建筑和处于矿物质水中的砼。 4) 耐碱性砼，耐酸性砼。 5) 砼可制成砌块
2.2.4 钢筋、钢筋砼和预应力砼>>钢筋
光面钢筋
变形钢筋
2.2.4 钢筋、钢筋砼和预应力砼>>钢筋 钢筋的不同加工方式 热轧钢筋：

6~32 12mm以下做成圆盘
冷拉钢筋：
为了提高强度以节约钢筋，工程中常按施工规程对钢 筋进行冷拉使其伸长4~5%，其屈服强度较冷拉前提高。 冷拉后钢筋的强度提高，但塑性、韧性变差，因此， 冷拉钢筋不宜用于受冲击或重复荷载作用的结构。
2.1.5 灰
• 石膏 胶粘剂 装饰面板 • 石灰 胶粘剂 装饰粉刷 石灰砂浆，三合土
装源自文库线材
2.1.6 木材
2.2 近代土木工程材料
2.2.4 钢材
1. 钢筋 按化学成份分 热轧碳素钢，热轧普通低合金钢 光面钢筋 施工时端头需作弯钩 按截面形式分 变形钢筋 分类 热轧 按加工方式分 冷拉 冷轧 月牙形 罗纹和人字形 施工时直接使用直筋
按加工方式分：
第二章 工程材料与制品>>自然石 砖 瓦
花岗岩 （料石）
凝灰岩
料石
毛石
2.1.4 砂石
细骨料：粒径在0.16～5mm之间的骨料为细骨料(砂)。一般采用天然砂， 它是岩石风化后所形成的大小不等、由不同矿物散粒组成的混合物，一 般有河砂、海砂及山砂。 砂子的粗细按细度模数分为4级。 粗砂：细度模数为3．7—3．1，平均粒径为o．5mm以上。
2.2.3 混凝土（砼）
大型砼砌块
小型砼砌块
2.2.3 -4 钢筋砼和预应力砼
1. 钢筋砼 梁板构件受 力简图 钢筋砼
压 拉 中和面
为了更好地利用砼高的抗压强度，在混凝土板的受拉边加设抗拉强度高的钢筋
事实证明，除了钢筋外，竹筋、各种纤维都可以用来加强混凝土。
能否加强除混凝土以外的高抗压材料？
可以加强石材
第二章 工程材料与制品
简述
任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧 道等）都是用材料按一定的要求打造成的,土木工程中所使用的各种材料统称 为土木工程材料。
金属材料
黑色金属（铁、钢）、有色金属（铝、 铜及合金等）
无机材料
非金属材料
天然石材（砂、石及各种岩石加工成的 石材），烧土制品（砖、瓦、陶瓷）， 玻璃胶凝材料（石灰、石膏、水玻璃、 水泥），混凝土、砂浆
简图
细混凝土 钢筋
2.2.3 -4 钢筋砼和预应力砼
钢筋混凝土构件内应力图
钢筋混凝土构件构造图
钢筋混凝土的优缺点
• 主要优点： • （1）就地取材 • （2）耐久性 • （3）耐火性 • （4）整体性 • （5）刚性 • （6）可塑性 • 主要缺点： • （1）自重大 • （2）抗裂性差 • （3）费工大、耗用木料多
塑料纤维、玻璃丝、碳纤维筋 使用替代产品作预应历筋时，锚固问题需特别考虑。
2.2.4 钢筋、钢筋砼和预应力砼>>钢筋
钢绞线
点焊而成的焊网
塑料纤维
玻璃纤维网格布
碳纤维
2.2 近代土木工程材料
2.2.2 水泥
胶凝材料：指和水成浆后能硬化成坚实整体的矿物质粉状材料。 石灰、烧石膏、水泥等无机粘结剂。 砂浆： 是石膏、石灰或水泥等胶凝材料掺砂或矿渣等无机粘结 剂等细骨料加水拌合而成
2.2.3 -4 钢筋砼和预应力砼
• 预应力混凝土 • • 预应力混凝土 Prestressed Concrete • 【定义】为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现， 充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构 或构件承受使用荷载前，预先对受拉区的混凝土施加压力 后的混凝土就是预应力混凝土。 【目的】预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝 土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚 至处于受压状态,以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而 提高构件的抗裂性能和刚度。 【分类】根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程 度的不同分类：
(1) 硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏 磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II,即国外通称的波特兰水泥。
(2) 普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料，适量石膏磨细制成 的水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）,代号：P.O。 (3) 矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料, 称为 矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。 (4) 火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细 制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：P.P。 (5) 粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性 胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F。
2.2 工程材料与制品 2.2.3 混凝土（砼）
最早的砼
现在的砼
粘土、石灰和砂按一定比例拌合而成。 水泥、砂（细骨料）、碎石（粗骨料）。 普通砼 组分为水泥、石子、砂等
砼的种类
轻骨料砼 组份中骨料有：粉煤灰陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒、 膨胀矿渣珠、浮石、煤矸石 加气砼和泡沫砼 在砂浆中分别掺入发气剂和泡沫剂。
中砂：细度模数为3．0—2．3，平均粒径为o．5—0．35mm。 细砂：细度模板为2．2—1．6，平均粒径为0．35—0．25mm。 特细砂：细度模数为1．5一o．7，平均粒径为o．25mm以下。 细度模数越大，表示砂越粗。普通混凝土用砂的细度模数范围在 3.7-1.6，以中砂为宜，或者用粗砂加少量的细砂，其比例为4：1。 粗骨料：有碎石和卵石。由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的，粒径 大于5mm的岩石颗粒，称为碎石或碎卵石。岩石由于自然条件作用而形 成的，粒径大于5mm的颗粒，称为卵石。
(6) 复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量 石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P.C。
(7) 中热硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具 有中等水化热的水硬性胶凝材料。
(8) 低热矿渣硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的 具有低水化热的水硬性胶凝材料。
(9)快硬硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成早强度高的以3天抗 压强度表示标号的水泥。 (10) 抗硫酸盐硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的抗硫酸盐 腐蚀性能良好的水泥。 (11) 白色硅酸盐水泥：由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成 的白色水泥。 (12) 道路硅酸盐水泥：由道路硅酸盐水泥熟练，0%~10%活性混合材料和适量石膏 磨细制成的水硬性胶凝材料,称为道路硅酸盐水泥，（简称道路水泥）。 (13) 砌筑水泥：由活性混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成主要 用于砌筑砂浆的低标号水泥。 (14) 油井水泥：由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨细制 成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。 (15) 石膏矿渣水泥：以粒化高炉矿渣为主要组分材料，加入适量石膏、硅酸盐水泥 熟料或石灰磨细制成的水泥。
2.2 近代土木工程材料
2.2.2 水泥
• 1. 水泥的定义和分类 • 定义：粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能 在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材 料牢固地胶结在一起。 • 用途：水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝 土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。 • 分类：水泥按用途及性能分 • (1)通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。即 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰 质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。 • (2)专用水泥:专门用途的水泥。如：G级油井水泥， 道路硅酸盐水泥。 • (3)特性水泥:某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅 酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。
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预应力混凝土的优缺点
【优点】 1、抗裂性好，刚度大。 2、节省材料，减小自重。 3、提高构件的抗剪能力。 4、提高受压构件的稳定性。 5、提高构件的耐疲劳性能。 【缺点】 1、工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配备一支技 术较熟练的专业队伍。 2、需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。
有机材料
植物材料 沥青材料 高分子材料
木材、竹材等 石油沥青、煤沥青及其制品 塑料、涂料、胶粘剂
复合材料
钢筋混凝土、聚合物混凝土、玻璃钢、纸面或纤维石膏板
2.1 早期工程材料 2.1.1砖
2砖 标准砖的规格：240mm*115mm*53mm 粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等； 砖按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖 实心砖： 尺寸有240mm×115mm×90mm, 240mm×180mm×115mm, 190mm×190mm×90mm 空心砖 特点：墙厚小，施工速度快，墙、柱抗压强度高，重量 轻 我国 使用率比较低 空心砖强度较低，10~20MPa,常用 于非承重墙，孔洞竖直。国外 瑞士砖的产量97%为空心 砖，强度高17~140 MPa，多半用于承重，有水平孔洞。
冷拔低碳钢丝是用6.5mm～8mm的碳素结构钢通过拔 丝机进行多次强力拉拔而成。冷拔低碳钢丝由于经过 反复拉拔强化，强度大为提高，但塑性显著降低，脆 性随之增加，已属硬钢类钢筋
冷加 工钢 冷拔钢筋： 筋 冷轧带肋钢筋
12以下）盘条在冷轧机 将普通低碳钢或热轧光圆钢（ 上，冷轧成二面或三面有月牙横肋。
按材料分 按烧结工艺分
按有无孔洞分
多孔砖 砌体概念：石材、砖用砂浆砌筑而成的构件(墙、柱)。无论哪种砌体，砌筑时都应错 缝。
实心砖
多孔砖
空心砖
无论哪种砌体，砌筑时都应错缝。
2.1.2 瓦
2．瓦
蝴蝶瓦
瓦，一般指粘土瓦。以粘土（包括页岩、煤矸石等粉料）为主要原料，经泥料处理、 成型、干燥和焙烧而制成。
施加预应力的方法
• 三种 先张法、后张法 、电热法 • 先张法就是在绑扎完钢筋之后，对钢绞线进行预应力张拉， 然后进行混凝土浇筑。 后张法是先在钢筋笼里埋设波纹 管或者其他管道，浇筑混凝土，然后把钢绞线穿进波纹管 进行张拉。先张法 是为了提高钢筋混凝土构件的抗裂性 能以及避免钢筋混凝土构件过早出现裂缝，而在混凝土构 件预制过程中对其预先施加应力以提高构件性能的一种方 法。通常在浇灌混凝土之前张拉钢筋的制作方法也称为先 张法，它在工程建设中起着重要作用。 后张法, 指的是先 浇筑水泥混凝土，待达到设计强度的75%以上后再张拉预 应力钢材以形成预应力混凝土构件的施工方法。 其实区 别就是在后张法是先制作构件留孔道，再穿筋张拉。锚固 形成整体，先张法则是预先张拉预应力筋，锚固，再浇铸 混凝土。