土木工程材料课程简介
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8
二、土木工程材料的发展（1）
• 自然为人类提供了材料，而人类通过 劳动把材料变成了财富－马克思
• 材料是人类社会赖以生存的物质基础 • 土木工程材料是构成各种土木工程建 筑物的物质基础
9
一、土木工程材料的发展（2）
自然材料:穴居巢处，原始人类的建筑
伐木为棚；凿石为洞 非洲的树屋； • 半自然半人工的材料：罗马水泥、圣多伦 多土、砖瓦古代的建筑
36
6
一、土木工程材料的分类
• 土木工程材料指土木工程中使用的各种 材料及制品 1.按材料的化学成分组成分类 • （1）无机材料(inorganic material)分为 非金属材料(Non-metallic material)和金 属材料(metallic material)。 • （2）有机材料(organic material)分为植 物材料(plant material)、沥青材料 (asphalt material)和高分子材料 (macromolecular material)。
SH
JT
JC
TB
表示方法：GB175-1999
代号
标准编号
颁布年份
32
• （三）地方标准 local standards和企业标准 enterprise standards • 地方标准代号DB。企业标准代号为QB，其后 分别注明企业代号、标准顺序号、颁布年代 号。国家鼓励企业制定技术标准，企业标准 所制定的技术要求应高于国家标准。 • 建筑工程中常采用的标准： • 中国国家标准：GB • 中国建设标准化协会标准：CECS • 工程建设国家标准：GBJ
20
二、土木工程材料的发展（3）
• 18 、 19 世纪 , 资本主义兴起 , 促进了 工商业及交通运输业的蓬勃发展 , 人工材 料如水泥、建筑钢材的出现为大规模的建 设提供了可能。
• 1824年波特兰水泥的出现 • 高强度建筑钢材
21
21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材
22
悉尼海上歌剧院是悉尼的标志，世界最豪华的文 化建筑之一。这座“船帆屋顶剧院”是从66个国 家233位设计师的蓝图中，选中丹麦乔恩-厄特宗 的作品，从1959年施工到1973年，耗资1.04亿美 元才得完成。 23
34
五、土木工程材料教学任务
• 本课程作为土木工程类专业的基础课：
基础课特征：为建筑学、结构工程、工
程管理等课程的学习提供必要的材性知识； 达到合理的选用和使用材料。
专业课特征：用所学知识直接指导工程
实践。
35
六、学习方法、要求及建议
• 注重三基、加强实践、突出重点； 除学习基本理论、基本知识和基本技能外，应 注意结合工程实际来学习。多观察，勤思考 对种类繁多的土木工程材料，不应面面俱到， 平均分配力量，对各材料应注意比较其异同点， 包括两种材料的对比及一种材料与多种材料的对 比。 • 叙述性课程 学会运用分析、综合、类比、模糊等方法解决 工程问题的能力。
28
现代土木工程材料
• 当前具有自感知、自调节、自修复能力以及各种 机敏或智能材料； • 碳纤维机敏混凝土和水泥基压电机敏复合材料可 以对结构内部的应力状态进行自觉监测 , 并消除 有害内力 , 仿生自愈合混凝土可以对结构中出现 的损伤进行自觉修复。此外 , 光纤、压电材料、 形状记忆合金和电 ( 磁 ) 流变体等机敏或智能 材料己尝试作为传感器和驱动器应用于土木工程 领域。
源自文库33
• （四）国际标准 ①团体标准和公司标准。指国际上有影响 力的团体和公司的标准。如美国材料与实 验协会标准ASTM（American Society for Testing Materials）等。 ②区域性标准。如德国工业标准(DIN),美国 ANS、英国BS、日本JIS、法国NF等 ③ 国 际 标 准 化 组 织 标 准 ， 代 号 ISO （International Standard Organization）
29
三、土木工程材料在学科中的地位
• 在土木工程中，材料的投资比重很大，与 材料直接相关的费用50％以上。
• 在土木工程的建筑、结构、施工、材料四 大环节中，材料是最为活跃的因素。它决 定了建筑风格、结构形式、施工方法等。 • 建设方针的讨论：经济－适用－美观
30
四、土木工程材料的质量与控制
• 在我国 , 技术标准分为四级 :
夜色中的水立方
24
夜色中的鸟巢
25
土木工程对材料的基本要求
– ①必须具备足够的强度(strength)，能够安全地承受设 计荷载及自重； – ②轻质(lightweight)。材料自身的质量以轻为宜(即表 观密度较小)，以减轻下部结构和地基的负荷； – ③具有与使用环境相适应的耐久性(durability)，以减 少维修费用； – ④美观(beautiful)。用于装饰的材料，应能美化建筑， 产生一定的艺术效果； – ⑤特定功能(multi-function)。用于特殊部位的材料， 应具有相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水， 楼板和内墙材料能隔声等。
• 人工材料：水泥，化学建材，钢材等
现代建筑
10
马来亚半岛的巢居原始人类的建筑
11
美洲印第安人的帐篷
新石器时代的蜂巢石屋
12 原始人类的建筑
非洲的圆形树枝屋
原 始 人 类 的 建 筑
13
古代的建筑－罗马水泥的使用
罗马万神庙 Pantheon 120-124年
14
万神庙
15
庞贝城－公元前4世纪，公元79年被维苏威火山埋没
土木工程材料第一讲
课程简介 及 绪论
兰州理工大学土木学院 乔宏霞
1
课程简介
培养目标
• 掌握主要土木工程材料的性质、用途、 检测和质量控制，能针对不同工程合 理地选用、使用材料。 • 与后续课程密切配合，理解材料与工 程设计、施工的相互关系
2
课程简介
内容设置：
• • • • 课堂授课： 观察与讨论 论文与作业 试验
国家标准、部颁标准、地方标准、企业标准。
• 国际标准
31
• （一）国家标准 national standards • 国家标准有强制性标准（代号GB）和推荐标 准（代号GB/T）。 （二）行业标准 industry standards
行业 名称 标准 代号 建筑 冶金 石化 交通 建材 铁路
JG
YB
26
二、土木工程材料的发展（4）
• 今后的发展方向：
• • • • •
高强度结构材料不断发展 对材料高性能的要求日益提高 利废、再生、节能等材料的发展 绿色建材的发展 多功能及复合材料的发展
27
土木工程材料的要求
• 多功能化 , 智能化 , 安全、舒适、美观、耐久； 在原材料、生产工艺、性能及产品形式符合可持 续发展的要求； • 在原材料方面要最大限度的节约有限的资源 , 充 分利用再生资源及工农业废料 ; • 在生产工艺方面要大力引进现代技术, 改造或淘 汰陈旧设备 , 降低原材料及能源消耗 , 减少环 境污染 ; • 在性能方面要力求轻质、高强、耐久、多功能及 结构 -功能 ( 智能 ) 一体化 ; • 在产品型式方面积极发展预制技术, 逐步提高构 件化、单元化的水平。
3
课程简介
课程特点与地位（在总学科中）
• 专业基础课(理论力学、材料力学等) • 实践性比较强 • 学会运用比较、综合、模糊的方法分 析问题和解决问题的能力
4
课程简介
• 考察方式
• • • • • 考勤 提问 作业与论文 试验与试验报告 考试
5
绪论
• • • • • • 土木工程材料的分类 土木工程材料的发展－过去－现在－未来 土木工程材料在学科中的地位 土木工程材料质量与控制 土木工程材料教学任务 学习方法要求及建议
7
（3）复合材料(composit material)：金 属—非金属；无机非金属-有机复合材料。 2．如按材料在工程中的用途分类 1）胶结材料 cement material； 2）结构材料 structural material； 3）隔绝材料 isolation material； 4）耐侵蚀材料 corrosion material； 5）装饰材料 decorative material； 6）吸音材料 sound-absorbing material
罗 马 水 泥 的 使 用
16
金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏
胡夫金字塔，高146.59m, 底部232m建方，用 230多万块、每块重2.5T的 17 岩石砌成。
万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆
18
布达拉宫 ：石材、石灰砂浆
19
布达拉宫宫体主楼13层，高117.2米,东西长360米，全部 为石木结构，宫墙厚达2—5米，墙身全部用花岗岩砌筑, 仅五世达赖灵塔就用黄金11万9千两，大小珍珠4000多颗
二、土木工程材料的发展（1）
• 自然为人类提供了材料，而人类通过 劳动把材料变成了财富－马克思
• 材料是人类社会赖以生存的物质基础 • 土木工程材料是构成各种土木工程建 筑物的物质基础
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一、土木工程材料的发展（2）
自然材料:穴居巢处，原始人类的建筑
伐木为棚；凿石为洞 非洲的树屋； • 半自然半人工的材料：罗马水泥、圣多伦 多土、砖瓦古代的建筑
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一、土木工程材料的分类
• 土木工程材料指土木工程中使用的各种 材料及制品 1.按材料的化学成分组成分类 • （1）无机材料(inorganic material)分为 非金属材料(Non-metallic material)和金 属材料(metallic material)。 • （2）有机材料(organic material)分为植 物材料(plant material)、沥青材料 (asphalt material)和高分子材料 (macromolecular material)。
SH
JT
JC
TB
表示方法：GB175-1999
代号
标准编号
颁布年份
32
• （三）地方标准 local standards和企业标准 enterprise standards • 地方标准代号DB。企业标准代号为QB，其后 分别注明企业代号、标准顺序号、颁布年代 号。国家鼓励企业制定技术标准，企业标准 所制定的技术要求应高于国家标准。 • 建筑工程中常采用的标准： • 中国国家标准：GB • 中国建设标准化协会标准：CECS • 工程建设国家标准：GBJ
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二、土木工程材料的发展（3）
• 18 、 19 世纪 , 资本主义兴起 , 促进了 工商业及交通运输业的蓬勃发展 , 人工材 料如水泥、建筑钢材的出现为大规模的建 设提供了可能。
• 1824年波特兰水泥的出现 • 高强度建筑钢材
21
21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材
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悉尼海上歌剧院是悉尼的标志，世界最豪华的文 化建筑之一。这座“船帆屋顶剧院”是从66个国 家233位设计师的蓝图中，选中丹麦乔恩-厄特宗 的作品，从1959年施工到1973年，耗资1.04亿美 元才得完成。 23
34
五、土木工程材料教学任务
• 本课程作为土木工程类专业的基础课：
基础课特征：为建筑学、结构工程、工
程管理等课程的学习提供必要的材性知识； 达到合理的选用和使用材料。
专业课特征：用所学知识直接指导工程
实践。
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六、学习方法、要求及建议
• 注重三基、加强实践、突出重点； 除学习基本理论、基本知识和基本技能外，应 注意结合工程实际来学习。多观察，勤思考 对种类繁多的土木工程材料，不应面面俱到， 平均分配力量，对各材料应注意比较其异同点， 包括两种材料的对比及一种材料与多种材料的对 比。 • 叙述性课程 学会运用分析、综合、类比、模糊等方法解决 工程问题的能力。
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现代土木工程材料
• 当前具有自感知、自调节、自修复能力以及各种 机敏或智能材料； • 碳纤维机敏混凝土和水泥基压电机敏复合材料可 以对结构内部的应力状态进行自觉监测 , 并消除 有害内力 , 仿生自愈合混凝土可以对结构中出现 的损伤进行自觉修复。此外 , 光纤、压电材料、 形状记忆合金和电 ( 磁 ) 流变体等机敏或智能 材料己尝试作为传感器和驱动器应用于土木工程 领域。
源自文库33
• （四）国际标准 ①团体标准和公司标准。指国际上有影响 力的团体和公司的标准。如美国材料与实 验协会标准ASTM（American Society for Testing Materials）等。 ②区域性标准。如德国工业标准(DIN),美国 ANS、英国BS、日本JIS、法国NF等 ③ 国 际 标 准 化 组 织 标 准 ， 代 号 ISO （International Standard Organization）
29
三、土木工程材料在学科中的地位
• 在土木工程中，材料的投资比重很大，与 材料直接相关的费用50％以上。
• 在土木工程的建筑、结构、施工、材料四 大环节中，材料是最为活跃的因素。它决 定了建筑风格、结构形式、施工方法等。 • 建设方针的讨论：经济－适用－美观
30
四、土木工程材料的质量与控制
• 在我国 , 技术标准分为四级 :
夜色中的水立方
24
夜色中的鸟巢
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土木工程对材料的基本要求
– ①必须具备足够的强度(strength)，能够安全地承受设 计荷载及自重； – ②轻质(lightweight)。材料自身的质量以轻为宜(即表 观密度较小)，以减轻下部结构和地基的负荷； – ③具有与使用环境相适应的耐久性(durability)，以减 少维修费用； – ④美观(beautiful)。用于装饰的材料，应能美化建筑， 产生一定的艺术效果； – ⑤特定功能(multi-function)。用于特殊部位的材料， 应具有相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水， 楼板和内墙材料能隔声等。
• 人工材料：水泥，化学建材，钢材等
现代建筑
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马来亚半岛的巢居原始人类的建筑
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美洲印第安人的帐篷
新石器时代的蜂巢石屋
12 原始人类的建筑
非洲的圆形树枝屋
原 始 人 类 的 建 筑
13
古代的建筑－罗马水泥的使用
罗马万神庙 Pantheon 120-124年
14
万神庙
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庞贝城－公元前4世纪，公元79年被维苏威火山埋没
土木工程材料第一讲
课程简介 及 绪论
兰州理工大学土木学院 乔宏霞
1
课程简介
培养目标
• 掌握主要土木工程材料的性质、用途、 检测和质量控制，能针对不同工程合 理地选用、使用材料。 • 与后续课程密切配合，理解材料与工 程设计、施工的相互关系
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课程简介
内容设置：
• • • • 课堂授课： 观察与讨论 论文与作业 试验
国家标准、部颁标准、地方标准、企业标准。
• 国际标准
31
• （一）国家标准 national standards • 国家标准有强制性标准（代号GB）和推荐标 准（代号GB/T）。 （二）行业标准 industry standards
行业 名称 标准 代号 建筑 冶金 石化 交通 建材 铁路
JG
YB
26
二、土木工程材料的发展（4）
• 今后的发展方向：
• • • • •
高强度结构材料不断发展 对材料高性能的要求日益提高 利废、再生、节能等材料的发展 绿色建材的发展 多功能及复合材料的发展
27
土木工程材料的要求
• 多功能化 , 智能化 , 安全、舒适、美观、耐久； 在原材料、生产工艺、性能及产品形式符合可持 续发展的要求； • 在原材料方面要最大限度的节约有限的资源 , 充 分利用再生资源及工农业废料 ; • 在生产工艺方面要大力引进现代技术, 改造或淘 汰陈旧设备 , 降低原材料及能源消耗 , 减少环 境污染 ; • 在性能方面要力求轻质、高强、耐久、多功能及 结构 -功能 ( 智能 ) 一体化 ; • 在产品型式方面积极发展预制技术, 逐步提高构 件化、单元化的水平。
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课程简介
课程特点与地位（在总学科中）
• 专业基础课(理论力学、材料力学等) • 实践性比较强 • 学会运用比较、综合、模糊的方法分 析问题和解决问题的能力
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课程简介
• 考察方式
• • • • • 考勤 提问 作业与论文 试验与试验报告 考试
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绪论
• • • • • • 土木工程材料的分类 土木工程材料的发展－过去－现在－未来 土木工程材料在学科中的地位 土木工程材料质量与控制 土木工程材料教学任务 学习方法要求及建议
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（3）复合材料(composit material)：金 属—非金属；无机非金属-有机复合材料。 2．如按材料在工程中的用途分类 1）胶结材料 cement material； 2）结构材料 structural material； 3）隔绝材料 isolation material； 4）耐侵蚀材料 corrosion material； 5）装饰材料 decorative material； 6）吸音材料 sound-absorbing material
罗 马 水 泥 的 使 用
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金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏
胡夫金字塔，高146.59m, 底部232m建方，用 230多万块、每块重2.5T的 17 岩石砌成。
万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆
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布达拉宫 ：石材、石灰砂浆
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布达拉宫宫体主楼13层，高117.2米,东西长360米，全部 为石木结构，宫墙厚达2—5米，墙身全部用花岗岩砌筑, 仅五世达赖灵塔就用黄金11万9千两，大小珍珠4000多颗