02-1土木工程材料.pptx

1 1、前言、前言2 2、传统土木工程材料、传统土木工程材料3 3、近代土木工程材料、近代土木工程材料4 4、现代土木工程材料、现代土木工程材料 主要内容主要内容一、前言一、前言土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料土木工程材料或建筑材料。或建筑材料。土木工程材料土木工程材料直接影响建筑物或构筑物的性能、功能、寿命和经济成本，从而影响人类生活空间的安全性、方便性、舒适性。土木工程材料的作用主要应从三方面认识：(1)(1)材料对保证工程质量的作用；材料对保证工程质量的作用；(2)(2)材料对工程造价的影响；材料对工程造价的影响；(3)(3)材料对工程技术进步的促进。材料对工程技术进步的促进。按化学成分分类按化学成分分类 （1 1）无机材料无机材料 金属材料：金属材料：黑色金属材料黑色金属材料钢、铁钢、铁 有色金属材料有色金属材料铝、铜、铝、铜、合金合金 非金属材料：非金属材料：天然石材天然石材大理石、花岗石大理石、花岗石 陶瓷和玻璃陶瓷和玻璃砖、瓦、卫生陶瓷、砖、瓦、卫生陶瓷、玻璃玻璃 无机胶凝材料无机胶凝材料石灰、石膏、水玻璃石灰、石膏、水玻璃 砂浆、混凝土砂浆、混凝土水泥、砂浆、混凝土水泥、砂浆、混凝土土木工程材料的分类土木工程材料的分类（2 2）有机材料）有机材料 木材、沥青、塑料、涂料、油漆木材、沥青、塑料、涂料、油漆（3 3）复合材料）复合材料 金属与非金属复合金属与非金属复合钢筋混凝土、钢筋混凝土、钢纤维混凝土钢纤维混凝土 有机与无机复合有机与无机复合玻璃钢、沥青混凝土、玻璃钢、沥青混凝土、聚合物混凝土聚合物混凝土按用途分类按用途分类按用途分类按用途分类 结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、彩色混凝土饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、彩色混凝土饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、彩色混凝土饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、彩色混凝土吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩绝热材料绝热材料绝热材料绝热材料:塑料、橡胶、泡沫混凝土塑料、橡胶、泡沫混凝土塑料、橡胶、泡沫混凝土塑料、橡胶、泡沫混凝土石器、铁器时代石器、铁器时代石器、铁器时代石器、铁器时代石材、大砖、石灰砂浆、石膏石材、大砖、石灰砂浆、石膏石材、大砖、石灰砂浆、石膏石材、大砖、石灰砂浆、石膏 金字塔（金字塔（金字塔（金字塔（2000-3000 BC)2000-3000 BC)2000-3000 BC)2000-3000 BC)万里长城万里长城万里长城万里长城 （200 BC)200 BC)200 BC)200 BC)18181818世纪中叶世纪中叶世纪中叶世纪中叶钢材、水泥钢材、水泥钢材、水泥钢材、水泥19191919世纪世纪世纪世纪钢筋混凝土（钢筋混凝土（钢筋混凝土（钢筋混凝土（1890-18921890-18921890-18921890-1892）20202020世纪世纪世纪世纪预应力混凝土、高分子材料预应力混凝土、高分子材料预应力混凝土、高分子材料预应力混凝土、高分子材料21212121世纪世纪世纪世纪轻质、高强、节能、高性能绿色建材轻质、高强、节能、高性能绿色建材轻质、高强、节能、高性能绿色建材轻质、高强、节能、高性能绿色建材建筑材料的发展建筑材料的发展-随生产力发展而发展随生产力发展而发展随生产力发展而发展随生产力发展而发展胡夫金字塔（胡夫金字塔（2000-3000 BC)，高，高146.59m,底部底部232m 232m，用，用230多万块、每块重多万块、每块重2.5T的岩石砌的岩石砌成。成。万里长城万里长城（200 BC):条石、大砖、石灰砂浆条石、大砖、石灰砂浆早期使用土木工程材料主要有：早期使用土木工程材料主要有：砖、瓦、石、灰、木材等。砖、瓦、石、灰、木材等。至今仍在土木工程材料中占有主要地位。至今仍在土木工程材料中占有主要地位。二、传统土木工程材料二、传统土木工程材料砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在我国历史悠久，有“秦砖汉瓦”之称。制砖的原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低，体积小，便于组合，所以至今仍然广泛的用于墙体、基础、柱等砌体建筑中。1 1 砖砖19111911年建造的清华学堂，感觉柔和，更容易使人接近。年建造的清华学堂，感觉柔和，更容易使人接近。粉煤灰（左）和普通（右）烧粉煤灰（左）和普通（右）烧结多孔砖结多孔砖烧结空心砖烧结空心砖按生产工艺：按生产工艺：烧结砖、非烧结转；烧结砖、非烧结转；按所用材料：按所用材料：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖等；粘土砖、页岩砖、煤矸石砖等；依生产形状：依生产形状：实心砖、多孔砖、空心砖等。实心砖、多孔砖、空心砖等。生产粘土砖毁田取土量大、能耗高、砖自重大，生产中劳动强度生产粘土砖毁田取土量大、能耗高、砖自重大，生产中劳动强度高、功效低。高、功效低。近年来国内外都在研制非烧结砖。非烧结粘土砖是利用不适合种近年来国内外都在研制非烧结砖。非烧结粘土砖是利用不适合种田的山泥、废土、砂等，加人少量水泥或石灰作固结剂及微量外田的山泥、废土、砂等，加人少量水泥或石灰作固结剂及微量外加剂和适量水混合搅拌压制成型，自然养护或蒸养一定时间即成。加剂和适量水混合搅拌压制成型，自然养护或蒸养一定时间即成。粘土瓦粘土瓦水泥瓦水泥瓦钢丝网石棉水泥小钢丝网石棉水泥小波瓦波瓦 玻璃钢瓦玻璃钢瓦按所用材料：按所用材料：粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、玻璃钢瓦等；玻璃钢瓦等；依生产形状：依生产形状：平瓦、波形瓦。平瓦、波形瓦。2 2 瓦瓦3 3 石石天然石材天然石材（1）花岗岩 硬石材，用于外墙饰面。（2）大理石 硬度不大，对风化抵抗较弱，用于室内。人造石材人造石材（1）仿大理石饰面石膏板 以石膏为主要原料，经压制、磨光而成的人造大理石。（2）水磨石饰面板 将白水泥和白色石子及适量耐碱颜料，加水拌合后浇注，经打磨、修补、抛光而成。（3）装饰混凝土 在混凝土预制或现浇的同时，完成自身的饰面处理的产物。欧洲最大的皇宫欧洲最大的皇宫法国凡尔赛宫，宫殿中建筑物的墙体以及外部的法国凡尔赛宫，宫殿中建筑物的墙体以及外部的地面全部使用石块建成地面全部使用石块建成砂是组成混凝土和砂浆的最主要组成材料之一，是土木工程的大宗材料。砂一般分为天然砂和人工砂两类。由自然条件作用(主要是岩石风化)而形成的，粒径在5 mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。粒径大于5mm的的岩石颗粒，称为碎石或碎卵石。砂石材料按形状分类：砂石材料按形状分类：1）块状块状石料：简称石料石料，如块石、片石等。2）粒状粒状石料：简称集料集料，集料又按大小分为：粗集料：如碎石、卵石 细集料：如砂、石屑 砂石材料按来源分类：砂石材料按来源分类：1）天然石料 2）人工轧制的集料 3）工业冶金矿渣4 4 砂石砂石砂石料生产流程砂石料生产流程5 5 灰：灰：石灰和石膏（1 1）石灰）石灰石灰石:主要成分为碳酸钙（CaCO3）；生石灰：以石灰石为原料经过煅烧而成的，其主要成分为 氧化钙（CaO），又称为建筑石灰；熟石灰：工地上使用生石灰时，都要进行熟化过程。即将生石灰加水进行水化，使之消解为熟石灰-氢氧化钙（Ca(OH)2）。石灰的技术性质：石灰的技术性质：（1 1）用石灰调成的石灰砂浆突出的优点是具有良好的可塑）用石灰调成的石灰砂浆突出的优点是具有良好的可塑性；在水泥砂浆中掺入石灰浆，可塑性显著提高；性；在水泥砂浆中掺入石灰浆，可塑性显著提高；（2 2）石灰不宜在潮湿的环境下使用，也不宜单独用于建筑）石灰不宜在潮湿的环境下使用，也不宜单独用于建筑物的基础；物的基础；（3 3）常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰；）常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰；（4 4）贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久，）贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久，储存和运输生石灰时还要注意安全。储存和运输生石灰时还要注意安全。石灰在土木建筑工程中的应用：石灰在土木建筑工程中的应用：(1)(1)配制水泥石灰混合砂浆、石灰砂浆等；配制水泥石灰混合砂浆、石灰砂浆等；(2)(2)拌制灰土或三合土；拌制灰土或三合土；(3)(3)生产硅酸盐制品。生产硅酸盐制品。（2 2）石膏）石膏石膏是以水合硫酸钙CaSO42H2O为主要成分的矿物，当石膏中含有的结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：1、无水石膏（aSO4）2、天然石膏（aSO42H2O）3、建筑石膏（aSO41/2 H2O）v建筑石膏是将天然石膏（生石膏）加热至107170的温度条件下煅烧脱水成为半水石膏（熟石膏），然后把半水石膏磨细而制成的白色粉末。v建筑石膏凝结硬化过程是半水石膏与水发生水化反应。v建筑石膏特点：（1）凝结速度快，早期强度高；（2）硬化初期不出现收缩和干燥裂缝，略有膨胀且不开裂；（3）具有抗火性；（4）耐水性差。v建筑石膏用途：室内粉刷涂料；石膏板、装饰制品；石膏雕塑等。木材是一种古老的工程材料。由于具有一些独特的优点，当今木材仍然在工程中占主要地位。木材在大气环境下性能稳定，不易变质，许多木造建筑物可使用上千年。作落在杭州钱塘江湖畔的六合塔，至今已有1000多年的历史了。杭杭州州六六合合塔塔6 6 木材木材v树木分为树木分为树木分为树木分为针叶树针叶树针叶树针叶树和和和和阔叶树阔叶树阔叶树阔叶树两大类。两大类。两大类。两大类。v针叶树的树干通直而高大，纹理平顺，材质均匀，针叶树的树干通直而高大，纹理平顺，材质均匀，针叶树的树干通直而高大，纹理平顺，材质均匀，针叶树的树干通直而高大，纹理平顺，材质均匀，木质较软而易加工，故又称为软木材，承重构件。木质较软而易加工，故又称为软木材，承重构件。木质较软而易加工，故又称为软木材，承重构件。木质较软而易加工，故又称为软木材，承重构件。v阔叶树的树干通直部分一般较短，木质较硬，较难阔叶树的树干通直部分一般较短，木质较硬，较难阔叶树的树干通直部分一般较短，木质较硬，较难阔叶树的树干通直部分一般较短，木质较硬，较难加工，故又称为硬木材，内部装修。加工，故又称为硬木材，内部装修。加工，故又称为硬木材，内部装修。加工，故又称为硬木材，内部装修。v木材的顺纹强度比其横纹强度要大得多，所以工程木材的顺纹强度比其横纹强度要大得多，所以工程木材的顺纹强度比其横纹强度要大得多，所以工程木材的顺纹强度比其横纹强度要大得多，所以工程上均充分利用它们的顺纹强度。上均充分利用它们的顺纹强度。上均充分利用它们的顺纹强度。上均充分利用它们的顺纹强度。v影响木材强度的主要因素：影响木材强度的主要因素：影响木材强度的主要因素：影响木材强度的主要因素：(1)(1)(1)(1)含水量的影响；含水量的影响；含水量的影响；含水量的影响；(2)(2)(2)(2)负荷时间的影响；负荷时间的影响；负荷时间的影响；负荷时间的影响；(3)(3)(3)(3)温度的影响；温度的影响；温度的影响；温度的影响；(4)(4)(4)(4)疵病的影响。疵病的影响。疵病的影响。疵病的影响。近代使用土木工程材料主要有近代使用土木工程材料主要有:钢材、水泥、混凝土等。钢材、水泥、混凝土等。在现代土木工程材料中仍占有主要地位。在现代土木工程材料中仍占有主要地位。三、近代土木工程材料三、近代土木工程材料1 钢材钢材1919世纪初，人类开始将钢材用于世纪初，人类开始将钢材用于建造桥梁和房屋。当前以钢结构建造桥梁和房屋。当前以钢结构为主体的建筑已在高层楼房中比为主体的建筑已在高层楼房中比比皆是。比皆是。特点：特点：材质均匀，性能可靠，强材质均匀，性能可靠，强度高，具有一定的塑性和韧性，度高，具有一定的塑性和韧性，具有承受冲击和振动荷载的能力，具有承受冲击和振动荷载的能力，可焊接、锚接或螺栓连接，便于可焊接、锚接或螺栓连接，便于装配。装配。缺点：缺点：容易锈蚀、维修费用高。容易锈蚀、维修费用高。香港中银大厦按化学成分分类：按化学成分分类：碳素钢：低碳钢（含碳量0.6）普通碳素钢（硫0.055，磷 0.045）优质碳素钢（硫 0.040，磷 0.040）高级优质碳素钢（硫 0.035，磷 0.030）合金钢：低合金钢（合金元素 10）土木工程用的钢材是指用于钢结构的各种型材、土木工程用的钢材是指用于钢结构的各种型材、土木工程用的钢材是指用于钢结构的各种型材、土木工程用的钢材是指用于钢结构的各种型材、钢板、管材、和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢板、管材、和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢板、管材、和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢板、管材、和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢丝等。钢丝等。钢丝等。钢丝等。槽钢钢管H型钢角钢工字钢型钢2 水泥水泥 水水水水泥泥泥泥是是是是粉粉粉粉状状状状的的的的水水水水硬硬硬硬性性性性胶胶胶胶凝凝凝凝材材材材料料料料，即即即即加加加加水水水水拌拌拌拌和和和和成成成成塑塑塑塑性性性性浆浆浆浆体体体体，能能能能在在在在空空空空气气气气中中中中和和和和水水水水中中中中凝凝凝凝结结结结硬硬硬硬化化化化，可可可可将将将将其其其其他他他他材材材材料料料料胶胶胶胶结结结结成成成成整整整整体体体体，并形成坚硬石材的材料。并形成坚硬石材的材料。并形成坚硬石材的材料。并形成坚硬石材的材料。按其用途及性能分为：按其用途及性能分为：按其用途及性能分为：按其用途及性能分为：通用水泥、专用水泥通用水泥、专用水泥通用水泥、专用水泥通用水泥、专用水泥按化学成分为：按化学成分为：按化学成分为：按化学成分为：硅酸盐类水泥（有六大类）硅酸盐类水泥（有六大类）硅酸盐类水泥（有六大类）硅酸盐类水泥（有六大类）硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。复合硅酸盐水泥。复合硅酸盐水泥。复合硅酸盐水泥。铝酸盐类水泥铝酸盐类水泥铝酸盐类水泥铝酸盐类水泥专用水泥专用水泥(1)(1)快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥快硬水泥凝结硬化快，故适用于紧急抢修工程、低温施工工程和高标号混凝土预制快硬水泥凝结硬化快，故适用于紧急抢修工程、低温施工工程和高标号混凝土预制快硬水泥凝结硬化快，故适用于紧急抢修工程、低温施工工程和高标号混凝土预制快硬水泥凝结硬化快，故适用于紧急抢修工程、低温施工工程和高标号混凝土预制件等。但储存和运输中要特别注意防潮，施工时不能与其他水泥混合使用。件等。但储存和运输中要特别注意防潮，施工时不能与其他水泥混合使用。件等。但储存和运输中要特别注意防潮，施工时不能与其他水泥混合使用。件等。但储存和运输中要特别注意防潮，施工时不能与其他水泥混合使用。(2)(2)快凝快硬硅酸盐水泥（简称双快水泥）快凝快硬硅酸盐水泥（简称双快水泥）快凝快硬硅酸盐水泥（简称双快水泥）快凝快硬硅酸盐水泥（简称双快水泥）双快水泥主要用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修工程。同样双快水泥主要用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修工程。同样双快水泥主要用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修工程。同样双快水泥主要用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修工程。同样不得与其他品种水泥混合使用，并注意放热量大而迅速的特点。不得与其他品种水泥混合使用，并注意放热量大而迅速的特点。不得与其他品种水泥混合使用，并注意放热量大而迅速的特点。不得与其他品种水泥混合使用，并注意放热量大而迅速的特点。(3)(3)白色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥(简称白水泥简称白水泥简称白水泥简称白水泥)白水泥强度高，色泽洁白，可配制彩色砂浆和涂料、白色或彩色混凝土、水磨石、白水泥强度高，色泽洁白，可配制彩色砂浆和涂料、白色或彩色混凝土、水磨石、白水泥强度高，色泽洁白，可配制彩色砂浆和涂料、白色或彩色混凝土、水磨石、白水泥强度高，色泽洁白，可配制彩色砂浆和涂料、白色或彩色混凝土、水磨石、斩假石等，用于建筑物的内外装修。白水泥也是生产彩色水泥的主要原料。斩假石等，用于建筑物的内外装修。白水泥也是生产彩色水泥的主要原料。斩假石等，用于建筑物的内外装修。白水泥也是生产彩色水泥的主要原料。斩假石等，用于建筑物的内外装修。白水泥也是生产彩色水泥的主要原料。(4)(4)高铝水泥高铝水泥高铝水泥高铝水泥高铝水泥是一种快硬、高强、耐热及耐腐蚀的胶凝材料。主要特性有高铝水泥是一种快硬、高强、耐热及耐腐蚀的胶凝材料。主要特性有高铝水泥是一种快硬、高强、耐热及耐腐蚀的胶凝材料。主要特性有高铝水泥是一种快硬、高强、耐热及耐腐蚀的胶凝材料。主要特性有:早期强度高、早期强度高、早期强度高、早期强度高、耐高温和耐腐蚀。高铝水泥主要用于工期紧急的工程。如国防、道路和特殊抢修工耐高温和耐腐蚀。高铝水泥主要用于工期紧急的工程。如国防、道路和特殊抢修工耐高温和耐腐蚀。高铝水泥主要用于工期紧急的工程。如国防、道路和特殊抢修工耐高温和耐腐蚀。高铝水泥主要用于工期紧急的工程。如国防、道路和特殊抢修工程等，也可用于冬季施工的工程。程等，也可用于冬季施工的工程。程等，也可用于冬季施工的工程。程等，也可用于冬季施工的工程。(5)(5)膨胀水泥膨胀水泥膨胀水泥膨胀水泥由硅酸盐水泥熟料与适量石膏和膨胀剂共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为膨胀由硅酸盐水泥熟料与适量石膏和膨胀剂共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为膨胀由硅酸盐水泥熟料与适量石膏和膨胀剂共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为膨胀由硅酸盐水泥熟料与适量石膏和膨胀剂共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为膨胀水泥。按水泥的膨胀值及其用途不同，又分为收缩补偿水泥和自应力水泥两大类。水泥。按水泥的膨胀值及其用途不同，又分为收缩补偿水泥和自应力水泥两大类。水泥。按水泥的膨胀值及其用途不同，又分为收缩补偿水泥和自应力水泥两大类。水泥。按水泥的膨胀值及其用途不同，又分为收缩补偿水泥和自应力水泥两大类。v混凝土是指以胶凝材料（胶结料）、集料（骨料）混凝土是指以胶凝材料（胶结料）、集料（骨料）混凝土是指以胶凝材料（胶结料）、集料（骨料）混凝土是指以胶凝材料（胶结料）、集料（骨料）、水及其他材料为原料，按适当比例配制而成的、水及其他材料为原料，按适当比例配制而成的、水及其他材料为原料，按适当比例配制而成的、水及其他材料为原料，按适当比例配制而成的混合物，再经硬化形成的复合材料。混合物，再经硬化形成的复合材料。混合物，再经硬化形成的复合材料。混合物，再经硬化形成的复合材料。v根据所用胶凝材料的不同，土木工程中常用的混根据所用胶凝材料的不同，土木工程中常用的混根据所用胶凝材料的不同，土木工程中常用的混根据所用胶凝材料的不同，土木工程中常用的混凝土有水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土和凝土有水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土和凝土有水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土和凝土有水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土和聚合物混凝土等。聚合物混凝土等。聚合物混凝土等。聚合物混凝土等。v高性能水泥混凝土高性能水泥混凝土高性能水泥混凝土高性能水泥混凝土(HPC)(HPC)(HPC)(HPC)将是未来混凝土的主要将是未来混凝土的主要将是未来混凝土的主要将是未来混凝土的主要发展方向之一。发展方向之一。发展方向之一。发展方向之一。v绿色高性能混凝土绿色高性能混凝土绿色高性能混凝土绿色高性能混凝土(GHPC(GHPC(GHPC(GHPC）也是未来的发展方向。）也是未来的发展方向。）也是未来的发展方向。）也是未来的发展方向。3 混凝土混凝土混凝土的优点：混凝土的优点：混凝土的优点：混凝土的优点：v混凝土组成材料来源广泛；混凝土组成材料来源广泛；混凝土组成材料来源广泛；混凝土组成材料来源广泛；v新拌混凝土有良好的可塑性；新拌混凝土有良好的可塑性；新拌混凝土有良好的可塑性；新拌混凝土有良好的可塑性；v可按需要配制各种不同性质的混凝土；可按需要配制各种不同性质的混凝土；可按需要配制各种不同性质的混凝土；可按需要配制各种不同性质的混凝土；v具具具具有有有有较较较较高高高高的的的的抗抗抗抗压压压压强强强强度度度度，且且且且与与与与钢钢钢钢筋筋筋筋具具具具有有有有良良良良好好好好的的的的共共共共同同同同工作性；工作性；工作性；工作性；v具具具具有有有有良良良良好好好好的的的的耐耐耐耐久久久久性性性性，可可可可抵抵抵抵抗抗抗抗大大大大多多多多数数数数环环环环境境境境破破破破坏坏坏坏作作作作用用用用。与其他结构材料相比，其维修费用很低；与其他结构材料相比，其维修费用很低；与其他结构材料相比，其维修费用很低；与其他结构材料相比，其维修费用很低；v具有较好的耐火性。具有较好的耐火性。具有较好的耐火性。具有较好的耐火性。混凝土存在的缺点：混凝土存在的缺点：v抗拉强度小，一般只有其抗压强度的抗拉强度小，一般只有其抗压强度的1/101/101/151/15，属于一种脆性材料，很多情况下，必须配制钢，属于一种脆性材料，很多情况下，必须配制钢筋才能使用。筋才能使用。v自重大，不利于提高有效承载能力，也给施工安自重大，不利于提高有效承载能力，也给施工安装带来一定困难。装带来一定困难。v生产周期长。结硬前需要较长时间的养护，从而生产周期长。结硬前需要较长时间的养护，从而延长了施工期。延长了施工期。这些缺陷正随着混凝土技术的不断发展而逐渐得以这些缺陷正随着混凝土技术的不断发展而逐渐得以改善，但在目前工程实践中还应注意其不良影响。改善，但在目前工程实践中还应注意其不良影响。19世纪钢材和混凝土作为结构材料的出现使土木工程的规模产生了飞跃性的发展；20世纪出现的高分子材料、新型金属材料和各种复合材料，使土木工程的功能和外观发生了根本的变革。四、现代土木工程材料四、现代土木工程材料4.1 沥青、沥青制品沥青、沥青制品v沥青：一种憎水性的有机胶凝材料，构造致密，与石料、砖、混凝土及砂浆等能牢固的黏结在一起。v沥青制品具有良好的隔潮、防水、抗渗、耐腐蚀等性能。在地下防潮、防水和屋面防水等建筑工程中及铺路等工程中得到广泛的应用。v地沥青主要包括石油沥青和天然沥青；v焦油沥青包括煤沥青、木沥青等。v建筑工程中主要用的是石油沥青和煤沥青。防防水水卷卷材材防防水水密密封封材材料料防水材料是建筑业及其它有关行业所需要的防水材料是建筑业及其它有关行业所需要的重要功能材料，是建筑材料工业的一个重要重要功能材料，是建筑材料工业的一个重要组成部分。组成部分。4.2 防水密封材料防水密封材料4.3 陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃（1 1）陶瓷材料）陶瓷材料传统的陶瓷、建筑陶瓷、电瓷等是采用粘土类及其它天然矿物原料经过粉碎加工、成型、烧结等过程而得到的器具。现代陶瓷材料是以特种陶瓷为基础由传统陶瓷发展起来的又具有与传统陶瓷不同时鲜明特点的一类新型陶瓷。v具有透明性的玻璃用于饰面，具有透明性的玻璃用于饰面，使建筑物具有现代气息。使建筑物具有现代气息。v除建筑行业外，玻璃还用于除建筑行业外，玻璃还用于 轻工、交通、医药、化工、轻工、交通、医药、化工、电子、航天等领域。电子、航天等领域。v玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石和长石等为原料，于15501600高温下烧至熔融，成型、急冷而形成的一种无定形非晶态硅酸盐物质。v玻璃已广泛地应用于建筑物，它不仅有采光和防护功能，而且是良好的吸声、隔热及装饰材料。（2 2）玻璃）玻璃上海信息港玻璃幕墙上海信息港玻璃幕墙4.4 人造板材人造板材v采用小木块、碎木屑、刨花等木质材料为基材，使用胶凝材料、胶粘剂或夹层材料加工而成的各种人造板材，模仿天然木材的纹理和走向，可达到以假乱真的程度。v这些板材用作建筑物的地板、内隔墙板、护壁板、门面板以及各种家具等，大大改善了天然木材尺寸的有限、材质不均，提高了木材的利用率和功能。v常用的人造板材有：胶合板、纤维板、木丝板和木屑板。4.5 塑料及制品塑料及制品塑料：塑料：以合成或天然高分子有机化合物为主要原料，在一定以合成或天然高分子有机化合物为主要原料，在一定条件下塑化成型，且在常温常压下能保持产品形状不变的材条件下塑化成型，且在常温常压下能保持产品形状不变的材料。料。塑料的特点：塑料的特点：（1 1）密度小；（）密度小；（2 2）比强度高；（）比强度高；（3 3）耐腐蚀性好；）耐腐蚀性好；（4 4）装饰性好；（）装饰性好；（5 5）耐磨性好（）耐磨性好（6 6）电绝缘性好；）电绝缘性好；（7 7）抗震、消声、隔音性能好；（）抗震、消声、隔音性能好；（8 8）易老化）易老化塑料的组成主要有：塑料的组成主要有：合成树脂、填充料、增塑剂、固化剂、着色剂、稳定剂等。合成树脂、填充料、增塑剂、固化剂、着色剂、稳定剂等。塑料的应用塑料的应用v塑料在工业与民用建筑中可生产塑料管材、板材、门窗、壁纸、地毯、器皿、绝缘材料、装饰材料、防水材料及保温材料等。v在基础工程中可制作塑料排水板或隔离层、塑料土工布或加筋网等。v在其它工程中可制作管道、容器、粘结材料或防水材料等，有时可以制作结构材料。4.6 绝热材料绝热材料将主要作为保温、隔热使用的材料通称为绝热材料。无机绝热材料无机绝热材料v石棉及其制品。石棉是一种天然矿物纤维，主要化学成分是含水硅酸镁，具有耐火、耐热、耐酸碱、绝热、防腐、隔音及绝缘等特性。v矿棉及其制品。矿棉一般包括矿渣棉和岩石棉。矿渣棉所用原料有高炉硬矿渣、铜矿渣等，并加一些调节原料（钙质和硅质原料）。v玻璃棉及其制品。玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃经熔融后制成纤维状材料，包括短棉和超细棉两种。v膨胀珍珠岩及其制品。膨胀珍珠岩是由天然珍珠岩、黑耀岩或松脂岩为原料，经煅烧体积急剧膨胀（约20倍）而得蜂窝状白色或灰白色松散颗料。有机绝热材料有机绝热材料有机绝热材料有机绝热材料vv软木板。软木板。软木也叫栓木。软木板是用栓皮、栎树皮或黄软木也叫栓木。软木板是用栓皮、栎树皮或黄菠萝树皮为原料，经破碎后与皮胶溶液拌和，再加压成菠萝树皮为原料，经破碎后与皮胶溶液拌和，再加压成型，在型，在8080的干燥室中干燥一昼夜而制成。的干燥室中干燥一昼夜而制成。vv蜂窝板。蜂窝板。蜂窝板是由两块较薄的面板，牢固地粘结在一蜂窝板是由两块较薄的面板，牢固地粘结在一层较厚的蜂窝状芯材两面而制成的板材，亦称蜂窝夹层层较厚的蜂窝状芯材两面而制成的板材，亦称蜂窝夹层结构。结构。vv植物纤维复合板。植物纤维复合板。系以植物纤维为主要材料加入胶结料系以植物纤维为主要材料加入胶结料和填料而制成。和填料而制成。4.7 吸声隔声材料吸声隔声材料v建筑工程中常用吸声材料有：石膏砂浆（掺有水泥、玻璃纤维、石棉纤维）、水泥膨胀珍珠岩板、玻璃棉、泡沫塑料、软木板、木丝板、穿孔纤维板、工业毛毡、地毯等。v薄板共振吸声结构系薄板共振吸声结构系采用薄板钉牢在靠墙的木龙骨上，薄板与板后的空气层构成了薄板共振吸声结构。v穿孔板吸声结构穿孔板吸声结构是用穿孔的胶合板、纤维板、金属板或石膏板等为结构主体，与板后的墙面之间的空气层（空气层中有时可填充多孔材料）构成吸声结构。现代的吸声材料冲孔镀锌板冲孔镀锌板冲孔钢板冲孔钢板大理石吸声板大理石吸声板木质吸音孔板木质吸音孔板4.8 新型复合材料新型复合材料新型复合材料具有强度大、刚度好、重量轻、性能稳定、安全可靠等特点,可以制造出具有较好性价比的特殊机构的产品.如:建筑业、造纸工业、汽车工业、航空航天业.军事等中得到应用。复合钢管钢丝网水泥类夹芯复合板材钢丝网水泥类夹芯复合板材它是以两片钢丝网将聚氨醋、聚它是以两片钢丝网将聚氨醋、聚苯乙烯、脉醛树脂等泡沫塑料、苯乙烯、脉醛树脂等泡沫塑料、轻质岩棉或玻璃棉等芯材夹在中轻质岩棉或玻璃棉等芯材夹在中间，两片钢丝网间以斜穿过芯材间，两片钢丝网间以斜穿过芯材的的“之之”字形钢丝相互连接，形字形钢丝相互连接，形成稳定的三维彬架结构，然后再成稳定的三维彬架结构，然后再用水泥砂浆在两侧抹面，或进行用水泥砂浆在两侧抹面，或进行其他饰面装饰。其他饰面装饰。彩钢夹芯板材彩钢夹芯板材彩钢夹芯板材彩钢夹芯板材彩钢夹芯板材是以硬质泡彩钢夹芯板材是以硬质泡沫塑料或结构岩棉为芯材，沫塑料或结构岩棉为芯材，在两侧粘上彩色压型镀锌在两侧粘上彩色压型镀锌钢板，其中外露的彩色钢钢板，其中外露的彩色钢板表面涂以高级彩色塑料板表面涂以高级彩色塑料涂层，使其具有良好的耐涂层，使其具有良好的耐候性和抗腐蚀能力。候性和抗腐蚀能力。4.9 绿色建筑材料绿色建筑材料1988年第一届国际材料科学研究会上首次提出。1992年国际学术界给绿色材料定义为：在原料采取、产品制造、应用过程和使用以后的再生循环利用等环节中对地球环境负荷最小和对人类身体健康无害的材料。（1 1）绿色材料的概念）绿色材料的概念（2 2）绿色建材的基本特征）绿色建材的基本特征v生产所用原料尽可能少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾、废液等废弃物。v采用低能耗制造工艺和无污染环境的生产技术。v产品中不得含有汞及其化合物；不得用铅、镉、铬等种金属及其化合物的颜料和添加剂量剂。v产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨：即产品应有益于人体健康，产品具有多功能化，如抗菌、灭菌、防霉、除臭、隔热、阻燃、防火、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。v产品可循环或回收再利用，无污染环境的废弃物。（3 3）绿色建材目前发展）绿色建材目前发展v目前正在发展的绿色建筑有太阳能建筑、生态建筑、健康建筑、资源保护屋、植物建筑等。v采用清洁生产技术,少用天然资源和能源,大量使用废弃物生产的利于环境保护和人体健康的绿色建材正在积极开发。v代表性的绿色建筑是2000年悉尼奥运会场馆，它具有超前的环保意识，太阳能技术，水资源保护和污水，垃圾处理技术等环保科技得到了大范围的应用。4.10 智能材料智能材料智能材料能通过自身的感知进行信息处理，发出指智能材料能通过自身的感知进行信息处理，发出指智能材料能通过自身的感知进行信息处理，发出指智能材料能通过自身的感知进行信息处理，发出指令并执行和完成动作，从而实现结构的自检测、自令并执行和完成动作，从而实现结构的自检测、自令并执行和完成动作，从而实现结构的自检测、自令并执行和完成动作，从而实现结构的自检测、自诊断、自监控、自校正、自修复和自适应等多种功诊断、自监控、自校正、自修复和自适应等多种功诊断、自监控、自校正、自修复和自适应等多种功诊断、自监控、自校正、自修复和自适应等多种功能。能。能。能。智能材料根据其功能智能材料根据其功能智能材料根据其功能智能材料根据其功能特点特点特点特点可划分为两大类：可划分为两大类：可划分为两大类：可划分为两大类：智能感知材料智能感知材料智能感知材料智能感知材料:光导纤维光导纤维光导纤维光导纤维、压电陶瓷、压电高分子材料等；、压电陶瓷、压电高分子材料等；、压电陶瓷、压电高分子材料等；、压电陶瓷、压电高分子材料等；智能驱动材料智能驱动材料智能驱动材料智能驱动材料:形状记忆合金、压电、电致伸缩材料等。形状记忆合金、压电、电致伸缩材料等。形状记忆合金、压电、电致伸缩材料等。形状记忆合金、压电、电致伸缩材料等。（1）智能材料的类型）智能材料的类型（2）智能材料的特性）智能材料的特性智能材料结构系统具备传感、控制和驱动三个基本智能材料结构系统具备传感、控制和驱动三个基本智能材料结构系统具备传感、控制和驱动三个基本智能材料结构系统具备传感、控制和驱动三个基本要素。要素。要素。要素。(1)(1)(1)(1)具有感知功能具有感知功能具有感知功能具有感知功能,能够检测并且可以识别外界能够检测并且可以识别外界能够检测并且可以识别外界能够检测并且可以识别外界(或者或者或者或者内部内部内部内部)的刺激强度的刺激强度的刺激强度的刺激强度,如电如电如电如电,光光光光,热热热热,应力应力应力应力,应变应变应变应变,化学化学化学化学,核核核核辐射等辐射等辐射等辐射等;(2)(2)(2)(2)具有驱动功能具有驱动功能具有驱动功能具有驱动功能,能够响应外界变化能够响应外界变化能够响应外界变化能够响应外界变化;(3)(3)(3)(3)能够按照设定的方式选择和控制响应能够按照设定的方式选择和控制响应能够按照设定的方式选择和控制响应能够按照设定的方式选择和控制响应;(4)(4)(4)(4)反应比较灵敏、及时和恰当反应比较灵敏、及时和恰当反应比较灵敏、及时和恰当反应比较灵敏、及时和恰当.(5)(5)(5)(5)当外部刺激消除后当外部刺激消除后当外部刺激消除后当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态能够迅速恢复到原始状态能够迅速恢复到原始状态能够迅速恢复到原始状态.制作中的光导纤维光导纤维构成的光缆 压电陶瓷元件压电陶瓷元件形形状状记记忆忆合合金金记记忆忆合合金金在在太太空空中中的的应应用用智能材料与工程结构智能材料与工程结构（3）智能材料的前景和展望）智能材料的前景和展望:目前在土木水利工程领域内，智能材料的研究主目前在土木水利工程领域内，智能材料的研究主要在以下三方面的应用研究最受重视：要在以下三方面的应用研究最受重视：1)1)结构健康的实时检测与监控结构健康的实时检测与监控2)2)形状自适应材料与结构形状自适应材料与结构 3)3)结构减振、抗震、抗风、降噪的自适应控制。结构减振、抗震、抗风、降噪的自适应控制。谢谢！