土木工程材料

祝同学们：学业优异！身体健康！生活愉快！热情欢迎同学们学习《土木工程材料》课程《土木工程材料》联系电话：39322526,13535465147E-mail:[e-mail]ials孙南屏教材和参考资料：《土木工程材料》苏达根主编，高教出版社《土木工程材料》湖南大学等编，建工出版社《土木工程材料》陈志源编，武工大出版社《混凝土的性能》［英］A.M.内维尔著，建工出版社“土木工程材料”课程学习内容►绪论►土木工程材料的基本性质►无机胶凝材料►混凝土►建筑砂浆►砌筑材料►金属材料►木材►沥青材料一.土木工程与土木工程材料二.土木工程材料的发展三.土木工程材料的分类四.土木工程材料的标准化五.本课程的学习目的绪论Preface一.土木工程与土木工程材料►土木工程是人类文明的物质基础。►任何土木工程实物都是用各种材料建成的。这些材料总称为土木工程材料。►没有材料就没有土木工程，没有人类文明。►土木工程的新要求，促进土木工程材料的不断发展。►土木工程材料发展，促进土木工程的不断进步。没有材料就没有人类的文明无梁殿没有材料就没有人类的文明中山陵没有材料就没有人类的文明天坛祈年殿没有材料就没有人类的文明武汉大桥南京大桥武汉白沙洲大桥香港青马大桥(主跨1377米，1997年)杨浦大桥没有材料就没有人类的文明没有材料就没有人类的文明武汉阳逻长江大桥阳逻长江大桥是武汉市在长江上建设的第六座大桥、第一座悬索桥。北岸为新洲区阳逻镇，南岸为洪山区向家尾村。项目建设里程约10公里，大桥主跨1280米，列国内第三总投资19．3亿元，2007年建成通车。没有材料就没有人类的文明南锚锭是“拽”住大桥南面两根主索的关键工程，其基础采用内径70米，外径73米、深60米的圆形地下连续墙，属国内首创，将耗钢材、水泥和沙石38万余吨，需要建设资金2．5亿元，堪称“神州第一锚”。阳逻长江大桥南锚锭没有材料就没有人类的文明日本明石海峡大桥大桥全长3910m，主跨长1991m，桥面宽35m，设6车道；桥塔高280m，基础沉箱的直径约80m，高约70m；两根大缆各由290根高强钢索构成，直径为1.222m；总投资约40亿美元。大桥按可以承受里氏8.5级强烈地震和抗150年一遇的80m/s的暴风设计。没有材料就没有人类的文明葛州坝没有材料就没有人类的文明三峡大坝没有材料就没有人类的文明建筑物名称建造年代屋盖型式所用建筑材料重量T㎏/㎡古罗马的万神庙125年直径44m的半球型砖石12000吨7917波兰布雷劳斯市的世纪大厅1912年直径65m的肋型拱顶钢筋混凝土1500吨452墨西哥洛斯马南什斯饭店约1940年左右直径32m的双曲抛物面薄壳厚4cm钢筋混凝土100吨125德国斯图加特市联邦园艺展览厅1977年直径31m的双曲抛物面薄壳厚1cm玻璃纤维增钙水泥25吨33土木工程材料进步土木工程进步轻钢彩板仅厚1mm，7.85kg/m2。现场加工成大跨度屋面，重量进一步减轻张拉膜结构自身重量很轻，仅为钢结构的1／5，混凝土结构的1／40；膜结构对地震力有良好的适应性古罗马万神庙东南大学礼堂埃及胡夫金字塔是用混凝土浇筑的？1、从干涸的河床上挖出盐巴2、盐和焚烧的木头灰烬和其他石灰物质混合3、加水后，混合物呈碱性4、水分蒸发后留下粘土状混合物（湿混凝土）5、这些粘土混合物PH值很高，很难处理，然后加盐中和6、湿混凝土被挑到金字塔上7、被灌入到一些木头模具中，最后变硬——国家大剧院工程——•总建筑面积149520平方米,总投资26.8838亿元。•建筑外部围护结构为钢结构壳体,呈超椭球形,其平面投影为东西向长轴长度212.20米,南北向短轴长度为143.64米,建筑物总高度为46.285米。•超椭球形屋面主要采用钛金属板饰面,中部为渐开式玻璃幕墙。•椭球壳体外环绕人工湖,湖面面积达35500平方米,各种通道和入口都设在水面下。沙特哈吉机场（膜结构）聚四氟乙烯即特氟隆(Ｔｅｆｉｏｎ)水立方ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）薄膜结构，空间钢架的结构鸟巢主体钢结构鸟巢主体钢结构近代土木工程材料发展的重要里程:PortlandCement（硅酸盐水泥）问世：1825年，阿斯普丁（英国）——混凝土结构转炉炼钢法问世：钢材大量生产、使用。1859年——钢结构钢筋混凝土问世：1867年，莫尼埃（法国）——钢筋混凝土结构现代水泥混凝土的三次飞跃：第一次飞跃:钢筋混凝土(钢筋砼）第二次飞跃:预应力混凝土(1928年)第三次飞跃:混凝土外加剂(70年代出现)二.土木工程材料的发展土木工程材料的发展概括水硬性石灰水泥灰土粘土石材木材气硬性石灰粘土砖三合土砂砌筑钢材铸铁钢筋砼水泥砼砂石新型墙材多孔砖空心砖砼砌块墙板胶凝材料结构材料墙体材料装饰材料预应力钢筋砼石雕涂料木雕玻璃陶瓷玻雕砖雕耐水性差耐水性好土木工程材料发展趋势：1.材料高性能化2.充分利用地方性材料3.节约能源、亲和人类和环境4.提高经济性5.提高耐久性轻质铝合金、钛合金、轻混凝土、玻璃钢等高强混凝土、高强钢材、钢铰线如三峡大坝要求耐久性长达200年，甚至500年以上结构兼防水、防水兼装饰、结构兼保温等高强高耐久性多功能高性能复合高性能废渣利用节能经济建材发展趋势降低生产与使用能耗矿渣粉煤灰火山灰ThephotographshowstheplatformandcomparethestructuretoLondon'sTowerBridge.Theplatformhasatotalheightof472m.Theconcretegravitystructurecontains245000m3.HPC美国建筑师设计出风力旋转公寓HPCHPCSteel:basicconstructionmaterialofthe19thand20thcenturiesIn1996inWinterthur,Switzerland,acable-stayedsinglepylonbridgeof124mlength,wasbuilt.HeretheCFRPstaycableswereappliedexperimentallyforthefirsttime.Carbonfibrereinforcedpolymer:astructuralmaterialofthefutureCFRP(carbonfibrereinforcedpolymer)Carbonfibrereinforcedpolymer:astructuralmaterialofthefutureCFRPiscomposedofverythincarbonfibreswithadiameterof5±10mm,embeddedinpolyesterresin.Thecommercialcarbonfibreshavethetensilestrengthof3500±7000MPa,anelasticmodulusof230±650GPaandanelongationatfailurerangingfrom0.6to2.4%.ThetechnicalcharacteristicsoftheCFRPwiresusedinthestaycablesmentionedaboveareasfollows:materialdensityinthewires1.56g/m2,fibrescontentinthewires68%,tensilestrength3300MPa,longitudinalelasticmodulus165GPa,thermal-expansioncoefficient0.2X/k610Thekeyproblemthatwasfacedwasfindingthemethodofanchoringthecablesintheanchorageblocks.ThiswascausedbytheoutstandingmechanicalpropertiesofCFRPbeingpresentinthelongitudinaldirectiononly.TheanchoragesystemworkedoutbyEMPAlaboratorysolvedtheproblembytheuseofatruncatedconeshapedlockingblockfilledwithcastingmaterial,themechanicalpropertiesofwhichchangeinaccordancewiththelengthofAnchorage.三.土木工程材料的分类1、按化学成分见下页表2、按功能分类△结构材料主要指梁、板、柱、基础、墙体和其他受力构件所用的土木工程材料。常用的有钢材、混凝土、砖、砌块、板、楼板、屋面板和石材等。△功能材料主要利用其某种特殊功能的材料。有防水材料、防火材料、装饰材料、保温材料、吸声（隔声）材料、采光材料、防腐材料等。土木工程材料无机材料非金属材料天然石材：石子，砂，毛石，料石烧土制品：黏土砖，瓦，空心砖，建筑陶瓷玻璃：窗用玻璃，安全玻璃，特种玻璃胶凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各种水泥混凝土及砂浆：普通混凝土，轻混凝土，特种混凝土，各种砂浆硅酸盐制品：粉煤灰砖、灰砂砖，硅酸盐砌块绝热材料：石棉，矿棉，玻璃棉，膨胀珍珠岩金属材料黑色金属：生铁、碳素钢、合金钢有色金属：铝，锌，铜及其合金有机材料植物质材料木材，竹材，软木，毛毡沥青材料石油沥青，煤沥青，沥青防水制品高分子材料塑料，橡胶，涂料，胶粘剂复合材料无机非金属材料和有机材料的复合聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻璃钢四.土木工程材料的标准化1.标准的一般内容产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标志、运输和储存方法等。2.标准的作用⑴便于材料现代化生产的科学管理；⑵企业产品质量是否合格的技术依据；⑶供需双方对产品质量验收的依据；⑷促进材料使用（设计、施工）的标准化，加快施工进度，降低造价。3、常用标准⑴国家标准GB-国家标准（强制）；GB/T-国家标准（推荐）GBJ-建筑工程国家标准；ZB-国家级专业标准⑵行业标准JGJ-建设部行业标准；JC-国家建材局行业标准YB-冶金部行业标准；JTJ-交通部行业标准SD-水电行业标准⑶地方和企业标准DBQB例：《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999标准名称——部门代号——编号——批准年份⑷国外标准ASA-AmericanStandardAssociation美国标准ASTM–AmericanSocietyforTestingMaterialsBS-BritishStandard英国标准DIN–DeutschIndustrieNormen德国标准JIS-JapaneseIndustrialStandard日本标准ISO-InternationalStandardOrganization国际标准协会4、标准的执行►任何产品（技术）不得低于国家强制性标准的要求；►对推荐性标准，也可执行其他标准；►地方标准和企业标准的技术要求高于国家标准的相应要求五.本课程的学习目的△掌握常用材料的性质、用途、制备、检测、使用方法△根据工程特点合理选择材料△为后续课程打好材料知识基础►绪论结束了。►我们进入下一章。