土木工程材料--0 绪论41页PPT

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）

土木工程发展简史

土木工程发展到现在经历了三个历史时期



古代土木工程 近代土木工程 现代土木工程
古代土木工程的主要结构形式
古代土木工程结构
石结构
木结构
砖结构
小结：古代土木工程的特点

这个历史时期内，土木工程所用材料最早只 是当地的天然材料，如泥土、砾石、树干、 竹、茅草、芦苇等，后来发展了土坯、石材、 砖、瓦、木、青铜、铁、铅以及混合材料如 草筋泥、混合土等。
第一章 绪论


课程任务 古代土木工程 近代土木工程 现代土木工程 未来土木工程
1.1课程任务

土木工程的定义

是建造各类工程设施的科学技术的总称。它既 指建设的对象，即建造在地上，地下，水中的 工程设施，也指应用的材料设备和进行的勘测， 设计施工，保养，维修等专业技术。
“土木工程”的由来
房屋建筑
需要一 门向学 生介绍 整个专 业情况 的课程
给排水
公路
土木工程 港口码头 铁路
水利
桥梁
土木工程需要解决的问题

为人类活动需要（既有物质方面的也有精神方面的）提供功能良 好、舒适美观的空间和通道，同时还表现为防水患、兴水利以及 环境治理等方面。这是土木工程的根本目的和出发点。
土木工程要解决四个方面的问题
土木工程概论-绪论
推荐参考书



罗福午．土木工程概论．武汉：武汉工业大 学出版社 丁大钧．土木工程概论．北京：中国建筑工 业大学出版社 白丽华，王俊安.土木工程概论(新世纪工程 管理专业系列教材).中国建材工业出版社
考试方式

总评成绩=平时（20%）+期末（80%）

硬度与耐磨性
材料抵抗硬物压入其表面的能力称 为硬度；材料抵抗磨损的能力称为 耐磨性。
材料的耐久性
01 02
耐久性
材料在使用过程中，能够经受住各种自然因素（如阳光、氧气、湿度、 温度等）和环境因素（如化学物质、生物侵蚀等）的作用，保持其原有 性能的能力。
耐火性
材料在火灾情况下保持其完整性和隔热性的能力。
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《土木工程材料》ppt课件
• 引言 • 土木工程材料的性质 • 土木工程材料分类 • 土木工程材料的应用 • 土木工程材料的发展趋势 • 结语
01 引言
课程简介
01
课程名称：《土木工程材料》
02
适用专业：土木工程、建筑工程等
03
课程性质：专业必修课
04
学分：3学分
课程目标
了解各种土木工程材料的生产工艺、应用范围 和发展趋势。
详细描述
包括钢筋混凝土、玻璃纤维增强塑料等，这些材料具有优异的性能和用途，如钢 筋混凝土具有较高的抗压和抗拉强度，适用于建造高层建筑和大型基础设施。
04 土木工程材料的应用
建筑材料的选用
水泥
用于混凝土、砂浆等建筑材料 ，要求强度等级高、耐久性好
。
钢材
用于梁、柱、板等结构件，要 求具有高强度和良好的塑性、 韧性。
本课程总结
了解土木工程材料的种类 和特性
增强对环保和可持续发展 的认识和实践能力
掌握材料的选择和试验方 法
需要进一步深入研究和学 习的方向
下一步学习建议
01
深入学习与实践
02
参与实际工程项目，应用所学知识进行材料选择和 质量控制
03
参加学术研讨会和交流活动，了解最新研究进展和 技术动态

水泥广泛应用于建筑物的基础、墙体、地板以及各种结构的修复和加固。
5. 骨料及其性质
1 骨料的种类
骨料可以是天然石合适的骨料。
2 骨料的性能
骨料应具有适当的粒径、强度和稳定性，以提供混凝土所需的力学性能和耐久性。
3 骨料的应用
骨料广泛应用于混凝土、路面和填充材料等土木工程中，起到增强和填充的作用。
6. 钢铁及其性质
钢材的特点
钢材具有强度高、延展性好、耐腐蚀等特点，适用 于土木工程中的承载结构。
钢筋混凝土
钢筋混凝土是由钢筋和混凝土组成的复合材料，结 合了钢材和混凝土的优点，在土木工程中被广泛使 用。
7. 木材作为建筑材料
路面类型
• 沥青路面 • 沥青混凝土路面 • 沥青透水路面
路面施工
路面施工包括铺设、压实和养 护等步骤，确保道路的平整度 和耐久性。
10. 土工材料及其功能
1 土工布
土工布具有过滤、分离和 保护的功能，在土木工程 中用于土壤改良、水工建 筑和环境工程等。
2 土工膜
土工膜具有隔水和隔沙的 功能，常见的材料有土工 膜和土工格栅。
2. 土木工程材料的分类
水泥和混凝土类
主要包括水泥、混凝土和砂浆，是土木工程中最常用的材料，用于建筑和基础结构。
钢铁类
主要包括钢材和钢筋混凝土，在土木工程中用于梁柱、桥梁和其他承载结构。
木材类
主要包括木材和木质纤维，用于土木工程中的建筑结构、家具和装饰。
3. 混凝土及其性质
混凝土的制作
混凝土是由水泥、沙子、石子和水等组成，通过搅 拌、浇筑和固化而成的人造材料。
混凝土的性能
混凝土具有强度高、耐久性好、隔热性能好等特点， 可以在土木工程中广泛应用。

重点是选材与应用
理论课程
理论课程涉及四部分内容
– 第一部分为材料的基本性质，包括基本物理、力学和化 学性质。
– 第二部分为胶凝材料，包括水泥、石灰、石膏和沥青等。 – 第三部分为结构材料，包括混凝土、砂浆和建筑钢材等。 – 第四部分为功能材料，主要介绍防水功能材料。
实验教学
实验教学体系由基本实验和开放式实验组成 基本实验共7项：
– 试分析减水剂的技术经济效果，并举例说明。
专题讨论十
– 试分析W/C是如何影响混凝土的技术性质的？
专题讨论十一
– 混凝土密实成型后，不及时采用养护措施会产生哪些 后果？
九、专题讨论
专题讨论十二
– 提高混凝土耐化学腐蚀性，可采取哪些技术措施？
专题讨论十三
– 如何改善混凝土的粘聚性和保水性，而不影响混凝土 的流动性？
年代 2010 2004 1998 1998 1974
高度 828 509 452 452 442
结构 S+C S+C S+C S+C
S
世界十大高层建筑
排序
建筑名称
6
金茂大厦
7
香港国际金融中心
8
中心广场大楼
9
深圳顺兴广场大楼
10 纽约曼哈顿的帝国大厦
地址 上海 香港 广州 深圳 纽约
年代 高度 结构
CIVIL ENGINEERING MATERIALS
绪论
一 课程简介 二 学科隶属 三 材料科学与工程学科 四 本课程的重要性 五 工程材料的分类 六 工程材料的发展史及发展趋势 七 课程的体系与内容 八 考核方式 九 专题讨论
一、课程简介
土木工程材料指土木工程中使用的各种材料及制品， 是一切土木工程的物质基础。 《土木工程材料》课程是土木工程等专业的技术基础 课 学习土木工程材料的基本知识、理论与技能，包括：

标准名称 JC/T 479-92建筑生石灰
建材行业的 推荐 技术标准的二类
标准代号 标准
类目顺序号
标准颁发 年代号
土木工程材料
五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术 标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质 量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批 后，在该地区或行业中执行。
各种材料的吸水率很不相同，差异很大
如花岗岩的吸水率只有0.5％-0.7％ 混凝土的吸水率为2％-3％ 粘土砖的吸水率达8％-20％ 木材的吸水率可超过100％
土木工程材料
4、材料的耐水性
定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显
下降的性质。
软化系数：
KR
fb fg
KR =材料吸水饱和后的抗压强度 /材料干燥时的抗压强度
土木工程材料 3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示
亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 还湿性： 亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms mg mg
*100%
材料在吸湿状态下的重量 材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度
平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时 的含水率
K Qd AtH
影响因素： 孔隙率及孔隙特征
开口的连通大孔越多
抗渗性越差
闭口孔隙率大的材料
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力 （MPa）来确定，
P P 材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力： 2 4 P6
土木工程材料

三、材料与水有关的性质
（2） 抗渗等级
材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材 料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母 P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等 级。如P4、P6、P8、P10…等，表示试件能承受逐步增 高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而 不渗透。
1.1 为后续课程的学习提供必要的知识 1.2 为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建筑材料打下
基础 2.任务 2.1 了解材料在建筑物上所起的作用和要求 2.2 了解常用材料的生产、成分和构造 2.3 掌握常用材料的技术性质， 以及影响材料性质的主要因素及 其相互关系 2.4 掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格
国际标准协会
3.2 重视学好试验 学习常用建筑材料的检验方法——合格性判断
和验收 对实验数据、试验结果进行分析判别 培养从事科学研究的能力
2024/3/11 22
一、材料与质量有关的性质
材料的体积构成 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状
态，因而表现出不同的体积。
材料内部固体物质体积（V）
二.建筑材料的发展： 随生产力发展而发展
原始时代——天然材料：木材、岩石、竹、粘土 石器、铁器时代——
金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏 万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆 布达拉宫 ：石材、石灰砂浆 罗马圆形剧场 （70-80 AC):石材、石灰砂浆
18世纪中叶——钢材、水泥 (J.Aspdin,1824） 19世纪——钢筋混凝土（1890-1892）；
（4）材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等， 分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻 融循环。

加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为“墨水瓶”
结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸
发形成的毛细孔。故吸水及导湿均缓慢，材料的吸水性 不仅要看孔数量多少，还需看孔的结构。
第一章 材料的基本性质
1.1.4 材料与水有关的性质
1.1.4.1 亲水性与憎水性
1.1.4.2 吸水性与吸湿性
1.1.4.3 耐水性 1.1.4.4 抗渗性 1.1.4.5 抗冻性
第一章 材料的基本性质
思考
用什么指标来衡量材料对水的抵抗能力？
耐水性 抗渗性 抗冻性
第一章 材料的基本性质
1.1.4.3 耐水性
1、概念——指材料长期在水的作用下，保持其原有性质不变的能力，用 软化系数K软表示。 2、表达式：
K软
式中：
f饱 f干
f饱--- 材料吸水饱和状态下的抗压强度，MPa 。 f干--- 材料在干燥状态下的抗压强度，MPa 。
第一章 材料的基本性质
1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度
二、各类密度测定办法 4、砂堆积密度的测定——漏斗+容量筒
颗粒材料 空 隙
将容量筒内材料 刮平，容量筒的 容积即为材料堆 积体积。
第一章 材料的基本性质
1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料
1、密实度
指材料体积内固体物质填充的程度。计算式如下：
封闭孔
连通孔
第一章 材料的基本性质
1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料
4、孔隙率（或密实度）、孔隙特征在工程中的作用。
a.影响材料的性质
一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越 少，则：强度越高，吸水性越小，抗渗性和抗冻性 越好，但导热性越差。 b.通过改变孔隙率和孔隙特征改善材料性能

CHAPTER 06
土木工程新材料的未来发展趋势
新材料的研发方向与挑战
高性能混凝土
提高耐久性、减少环境负荷、增强施工性能。
智能材料
自修复、自适应、传感与驱动一体化。
纤维增强复合材料
轻质高强、耐腐蚀、设计灵活性。
挑战
成本、技术标准、环境影响、市场接受度。
新材料在土木工程中的潜在应用
01
高性能混凝土用于大跨 度桥梁、高层建筑、海 洋工程等。
选用优质的水泥、骨料、 掺合料和外加剂等原材 料，保证混凝土的高性
能。
配合比设计
通过合理的配合比设计， 优化各原材料的比例， 实现高性能混凝土的优
异性能。
搅拌工艺
采用高效搅拌设备，确 保混凝土搅拌均匀，提 高混凝土的工作性和力
学性能。
养护措施
采取适当的养护措施， 保证高性能混凝土的强
度发展和耐久性。
土木工程新材料之纳米材料
纳米材料的定义与特点
定义 高比表面积 量子尺寸效应 优异的力学性能
纳米材料是指至少有一维尺寸在1-100纳米范围内的材料，具有独 特的物理、化学和机械性能。
纳米材料具有极高的比表面积，使其具有优异的吸附和催化性能。
当材料尺寸减小到纳米级别时，电子的波动性质变得显著，导致 材料的电学、光学和磁学性能发生变化。
适应性
能够适应不同的环境和条件，保 持其功能和性能。
智能材料的制备技术
01
02
03
复合技术
通过复合不同的材料，实 现智能材料的感知和响应 功能。
纳米技术
利用纳米技术制备智能材 料，提高其感知和响应的 灵敏度和精度。
生物技术
借鉴生物体的感知和响应 机制，制备具有生物活性 的智能材料。

建筑石膏制品
防火性好，耐水性差
特点：速度快；体积膨胀；放出大量的热
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CaCO3 900~1100℃
CaOCO 2
块状生石灰
生石灰粉
磨细 加适量水消化、然后干燥
加过量水消化 石灰膏
加水拌合
消石灰粉，主要成分为Ca(OH)2，又称“熟石灰”。
用于拌制石灰砌筑 砂浆或抹灰砂浆
陈伏
用于拌制石灰土、 三合土
22
2. 石灰的硬化
石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由以下两个同时进行的过程 来完成的：
易受潮
27
5. 易受潮不宜贮存
块状石灰放置太久，会吸收空气中水分而自动熟化成消石灰 粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。 所以石灰不能用于潮湿环境。
生石灰具有很强的吸湿性，受潮会自动熟化成消石灰粉而失 去胶凝能力，所以储存和运输生石灰时，既要防水防潮，而且不 易久存。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。
强度、细度、凝结时间（初凝、终凝）。 按强度和细度又分为优等品、一等品和合格品。
（具体技术要求见GB9776—1988《建筑石膏》此处略）教材中表3-1
建筑石膏是在高温条件下煅烧而成的一种白色粉末状材料， 本身易吸湿受潮，而且其凝结硬化速度很快，因此在储存和运 输过程中，一定要注意防潮防水。同时，石膏若长期存放,强度 也会降低，一般储存三个月后强度会下降30%左右，因此建筑 石膏储存时间不宜过长，一般不超过三个月。若超过三个月， 应重新检验并确定其质量等级。
2. 有机材料：木材、沥青、树脂和塑料等。
复合材料：是由两种或两种以上不同性 质的材料，通过物理或化学的方法，在 宏观（微观）上组成具有新性能的材料。
3

本节将探讨土木工程中的常见问题，以及相应的选材与质量检测解决方案。
1
建筑材料的选用与应用
介绍如何根据工程要求选择适合的材料，并讨论材料在具体应用中的表现。
2
建材质量检测与评定
详细介绍常见的建材质量检测方法和评定标准，以确保工程质量。
3
遇到的常见问题及解决方案
分享工程中常见的问题案例，以及解决这些问题的最佳实践。
介绍主要材料种类、性能参数和应用领域。
重要概念
本节将介绍土木工程材料的基本分类和材料性能与特点。
基本材料分类
• 金属材料 • 高分子材料 • 玻璃与陶瓷材料
材料性能与特点
• 强度与韧性 • 耐腐蚀性 • 导热性与绝缘性
主要材料
本节将对土木工程中常用的主要材料进行介绍，包括水泥与混凝土、金属材料、高分子材料以及玻璃与 陶瓷材料。
总结和答疑
在本节中，我们将对所学内容进行简要总结，并回答学生的疑问。
《土木工程材料材料》 PPT课件
这个PPT课件旨在介绍土木工程材料的基本知识和应用。我们将涵盖课程目 标、材料分类、重要概念以及主要材料的性能与特点等内容。
课程介绍
本节将介绍《土木工程材料材料》课程的目标和大纲，为学生提供对本课程内容的整体了解。
课程目标
深入理解土木工程材料的基本概念和性能特点。
课程大纲
实例分析
本节通过三个实际的工程案例，展示材料在土木工程中的应用。
工程案例一
探索混凝土在大型建筑工程中 的应用，以及其在提升结构强 度和耐久性方面的效果。
工程案例二
工程案例三
介绍钢材在桥梁建设中的作用， 包括承重能力、抗震性能和快 速施工等方面的优势。
探索高分子涂料在建筑保温、 防水和装饰中的应用，以及其 环保与节能特性。

防水、装饰、保温等的材料．
三、按使用部位分体材料、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、
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
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
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。
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