土木工程材料緒論

1、土木工程材料緒論祝同學(xué)們： 在新學(xué)期里： 學(xué)習(xí)進(jìn)步！ 身體健康！ 生活愉快！土木工程材料Civil Engineering Materials三問：Why? What? How? “土木工程材料”課程內(nèi)容和性質(zhì)是什么（What）? 為什么必修“土木工程材料”課程（Why) ? 如何學(xué)好“土木工程材料”課程 （How）?“土木工程材料”課程性質(zhì)和內(nèi)容是什么? 什么是土木工程材料？ 土木工程材料課程性質(zhì)是什么？ “土木工程材料”課程內(nèi)容有哪些？什么是土木工程材料？ 土木工程材料是人類建造活動所用一切材料的總稱。 廣義上，所有物質(zhì)均可用作土木工程材料。 土木工程材料包括了迄今已發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的所有材料。

2、問題1.1.你們知道哪些土木工程材料你們知道哪些土木工程材料 ？2.2.最古老的土木工程材料是哪些？最古老的土木工程材料是哪些？3.3.什么是今天用量最大、用途最廣的什么是今天用量最大、用途最廣的土木工程材料土木工程材料？云南下關(guān)天生石橋廣西桂林踏步橋廣西桂林踏步橋架木橋架木橋河北趙州石橋河北趙州石橋v建于1300多年前（橋長約51m，凈跨37m）v建造該橋的石材為青白色石灰?guī)rv比意大利人建石拱橋晚400多年,但在主拱肋與橋面間設(shè)計“敞肩拱” ，比外國早了1200多年v敞肩拱不僅減輕自重、節(jié)省材料、減輕橋基負(fù)擔(dān)，使橋臺輕巧，且位移很小，地基下沉甚微，且拱圈內(nèi)應(yīng)力很小，是至今位移和沉陷微小且不墜

3、的重要原因之一；v該橋拱軸線和恒載壓力線甚接近，拱圈各橫截面只受壓力或微小拉力。該二線重合道理，到現(xiàn)代才認(rèn)識。瀘定橋十七孔橋蘆溝橋玉帶橋萬里長城天下第一關(guān)萬萬 里里 長長 城城總長度大約有十萬里以上！所用土木工程材料： 土、石、木料、磚、石灰 關(guān)外有關(guān)、城外有城，其材料運(yùn)輸量之浩大、工程之艱巨世所罕見。 體現(xiàn)我國古代建筑工程的高度成就，表現(xiàn)我國古代勞動人民的聰明才智。最古老的建筑材料 天然石材 天然植物：木材、茅草 粘土及其制品 動物的毛發(fā)與制膠等 石灰鋼桁梁橋錢塘江橋鋼桁梁橋武漢長江大橋簡支梁橋普蘭店橋T形剛構(gòu)橋重慶長江大橋連續(xù)梁橋連續(xù)梁橋六庫怒江橋六庫怒江橋連續(xù)剛構(gòu)橋湖南沅水橋箱形拱橋紅旗

4、橋結(jié)合梁和鋼斜拉橋南浦大橋現(xiàn)代土木工程材料v鋼材、混凝土v鋼混凝土復(fù)合材料v磚混凝土復(fù)合材料v高分子及其復(fù)合材料土木工程材料的分類與發(fā)展1.土木工程材料的分類 按化學(xué)組成分類 按來源分類 按建筑功能分類 按用途分類有三大類：無機(jī)材料：金屬、非金屬有機(jī)材料：植物、高分子、瀝青復(fù)合材料：有機(jī)無機(jī) 金屬非金屬有兩大類：天然材料：石材、粘土、植物等；人工材料：金屬、水泥、陶瓷、玻璃 塑料、橡膠、纖維等有：承重材料、防水材料、隔熱保溫材料、防護(hù)材料、裝飾材料、吸聲隔音材料、粘結(jié)密封材料、智能材料等。有：結(jié)構(gòu)材料、墻體材料、屋面材料、地面材料、吊頂材料、墻面材料等。 2. 土木工程材料的發(fā)展歷程 發(fā)展歷程

5、大致可分為三個階段： 天然材料 人類最初直接從自然界中取材作為土木工程材料，如：土、石材、木材等。 人工材料 隨著人類文明和技術(shù)的進(jìn)步，開始人工合成和制造各種土木工程材料，以滿足土木工程發(fā)展的需要。如：磚、瓦、陶瓷、玻璃、水泥、金屬、高分子材料、復(fù)合材料等 復(fù)合材料 隨環(huán)境條件的變化而具有應(yīng)變能力的材料：如：變色調(diào)光玻璃、可自修復(fù)混凝土、調(diào)溫、調(diào)濕墻體（面）材料、形狀記憶合金等。 人類最初直接從自然界中取材作為土木工程材料，如：土、石材、木材等。隨著人類文明和技術(shù)的進(jìn)步，開始人工合成和制造各種土木工程材料，以滿足土木工程發(fā)展的需要。如：磚、瓦、陶瓷、玻璃、水泥、金屬、高分子材料、復(fù)合材料等為了

6、滿足土木工程結(jié)構(gòu)與功能的要求，又能節(jié)約材料、節(jié)約資源，最大限度地發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢，避免其不足，將不同組成與結(jié)構(gòu)的材料復(fù)合形成各種復(fù)合材料，如玻纖增強(qiáng)塑料、纖維混凝土、金屬陶瓷等。 3.土木工程材料的發(fā)展趨勢 高性能化 高強(qiáng)、高耐久、高抗?jié)B、高保溫等新型高性能土木工程材料。 多功能化 具有多種功能或智能的土木工程材料。 工業(yè)規(guī)?；?土木工程材料的生產(chǎn)要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、工業(yè)化，而且為了降低成本、控制質(zhì)量、便于機(jī)械化施工，生產(chǎn)要標(biāo)準(zhǔn)化、大型化、商品化等。 生態(tài)化 為了降低環(huán)境污染、節(jié)約資源、維護(hù)生態(tài)平衡，生產(chǎn)節(jié)能型、環(huán)保型和保健型的生態(tài)建材。 土木工程土木工程材料材料材料科學(xué)土木工程課程性質(zhì)： “材料

7、科學(xué)”與“土木工程”間的橋梁“材料科學(xué)”與“土木工程”間的橋梁土土 木木 工工 程程 房屋建筑工程房屋建筑工程 橋梁工程橋梁工程 道路工程道路工程 水利工程水利工程 鐵道工程鐵道工程 市政工程市政工程 土木工程是應(yīng)用各種工程材料設(shè)計、建造各類土木工程的科學(xué)技術(shù)材料科學(xué)的任務(wù) 研究材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系和材料的制備技術(shù)，涉及:金屬材料無機(jī)非金屬材料有機(jī)材料復(fù)合材料土木工程材料學(xué) 以土木工程科學(xué)與技術(shù)為背景，研究滿足以土木工程科學(xué)與技術(shù)為背景，研究滿足建造各種土木工程所需的材料的組成、結(jié)構(gòu)與建造各種土木工程所需的材料的組成、結(jié)構(gòu)與其工程性能的關(guān)系和制備與施工技術(shù)，涉及其工程性能的關(guān)系和制備與

8、施工技術(shù)，涉及 水泥與混凝土水泥與混凝土 鋼材與鋁合金材料鋼材與鋁合金材料 瀝青材料瀝青材料 工程高分子材料工程高分子材料 建筑復(fù)合材料建筑復(fù)合材料 建筑功能材料與制品建筑功能材料與制品“土木工程材料”課程學(xué)習(xí)內(nèi)容 第一章 土木工程材料的基本性質(zhì) 第二章 無機(jī)膠凝材料 第三章 混凝土 第四章 砌筑材料 第五章 金屬材料 第六章 木 材 第七章 建筑高分子材料 第八章 瀝青材料“土木工程材料”試驗(yàn)內(nèi)容 基本試驗(yàn)技能試驗(yàn)水泥性質(zhì)骨料性質(zhì)混凝土拌合物與力學(xué)性質(zhì)土木工程材料的力學(xué)性質(zhì) 開放式“三性”試驗(yàn) 自選題、自行設(shè)計和自主進(jìn)行試驗(yàn)本課程的學(xué)習(xí)目的 學(xué)習(xí)有關(guān)土木工程材料的基本理論、基本知識和基本技能

9、，為土木工程專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和今后從事專業(yè)技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。 本課程的主要任務(wù) 以土木工程應(yīng)用為背景，運(yùn)用材料科學(xué)原理，講解土木工程材料的理論基礎(chǔ)知識； 為學(xué)生畢業(yè)后從事工程技術(shù)工作，就材料的選擇與應(yīng)用、材料驗(yàn)收、質(zhì)量鑒定、材料試驗(yàn)、儲存運(yùn)輸、防腐處理及試驗(yàn)研究等方面，打下必要的基礎(chǔ)。為什么必修“土木工程材料”課程?l 土木工程材料是一切土木工程或構(gòu)筑物的物質(zhì)基礎(chǔ)。l 土木工程材料的質(zhì)量與正確選擇、應(yīng)用直接影響土木工程的質(zhì)量、使用功能、運(yùn)營安全與耐久性；l 土木工程材料的創(chuàng)新能促進(jìn)結(jié)構(gòu)形式的變化和施工方法的改進(jìn)，并能創(chuàng)造新的結(jié)構(gòu)形式和新的施工方法。l 土木工程的不斷發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步又促進(jìn)了土

10、木工程材料的創(chuàng)新和發(fā)展。 不知道土木工程材料的”來龍去脈“(ins and outs of Civil Engineering Materials)，就只能是一位”撇腳“的土木工程師！新型建材促進(jìn)結(jié)構(gòu)工程發(fā)展古羅馬萬神殿，半球穹頂直徑古羅馬萬神殿，半球穹頂直徑43.5m，重，重12000噸噸波蘭鋼筋混凝土世紀(jì)大廳肋形拱頂直徑波蘭鋼筋混凝土世紀(jì)大廳肋形拱頂直徑65m，重，重1500噸噸墨西哥鋼混薄壁構(gòu)件飯店雙曲拋物面薄殼屋蓋直墨西哥鋼混薄壁構(gòu)件飯店雙曲拋物面薄殼屋蓋直徑徑32m、厚、厚4cm，重僅，重僅100噸噸德國玻璃纖維增強(qiáng)水泥園藝展覽廳雙曲拋物面屋德國玻璃纖維增強(qiáng)水泥園藝展覽廳雙曲拋物面屋

11、蓋，直徑蓋，直徑31m、厚、厚1cm，重，重25噸噸近年出現(xiàn)彩板輕鋼僅厚近年出現(xiàn)彩板輕鋼僅厚1mm，現(xiàn)場加工成大跨度，現(xiàn)場加工成大跨度屋面，重量進(jìn)一步減輕屋面，重量進(jìn)一步減輕工程師是做什么的？科學(xué)講分析，它設(shè)法去了解自然是什么；工程要綜合，它努力去創(chuàng)造可能的東西。 Wm. （美國工程院院長） 科學(xué)家的任務(wù)工程師的任務(wù)土木工程師的任務(wù)是創(chuàng)造！ 運(yùn)用各種設(shè)計理論設(shè)計各種土木工程的結(jié)構(gòu)和施工方法。 應(yīng)用“土木工程材料”的知識，結(jié)合設(shè)計要求，合理選擇和利用各種工程材料。 應(yīng)用“土木工程材料”的知識，建造或創(chuàng)造各種“土木工程”。名言：What we cant create we dont underst

12、and !名言： A structural engineer who is ignorant about the “ins and outs”of the civil engineering materials can never be a competent designer. 不熟悉土木工程材料的“來龍去脈”的結(jié)構(gòu)設(shè)計師，就不可能成為一位稱職的設(shè)計師如何學(xué)好“土木工程材料”課程? 課前預(yù)習(xí)和閱讀教材，善于提問 課堂上認(rèn)真學(xué)習(xí)、積極參與討論 課外閱讀文獻(xiàn)與書籍 認(rèn)真做好試驗(yàn)與練習(xí) 勤于分析思考與歸納總結(jié)1)1)實(shí)踐性強(qiáng)實(shí)踐性強(qiáng) 接近工程實(shí)際，不像基礎(chǔ)理論課程接近工程實(shí)際，不像基礎(chǔ)理論課程那樣

13、：對具體的現(xiàn)象或結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化、抽象；那樣：對具體的現(xiàn)象或結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化、抽象；2)2)綜合性強(qiáng)綜合性強(qiáng) 面對浩瀚的工程學(xué)復(fù)雜問題，需要面對浩瀚的工程學(xué)復(fù)雜問題，需要廣泛知識和綜合能力。不像基礎(chǔ)理論課程那樣，廣泛知識和綜合能力。不像基礎(chǔ)理論課程那樣，著重深入分析，而是要善于歸納總結(jié)。著重深入分析，而是要善于歸納總結(jié)。土木工程材料課程特點(diǎn)u 第一，閱讀大量文獻(xiàn)和書籍，獲得有關(guān)材料組成、第一，閱讀大量文獻(xiàn)和書籍，獲得有關(guān)材料組成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系及其規(guī)律的理性認(rèn)識。結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系及其規(guī)律的理性認(rèn)識。 u 第二，通過對材料進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，獲得有關(guān)性質(zhì)第二，通過對材料進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，獲得有關(guān)性質(zhì)的數(shù)據(jù)，例如強(qiáng)度

14、、彈性模量，為結(jié)構(gòu)設(shè)計或分析的數(shù)據(jù)，例如強(qiáng)度、彈性模量，為結(jié)構(gòu)設(shè)計或分析提供依據(jù)。提供依據(jù)。u 第三，材料加工、運(yùn)輸和現(xiàn)場施工的工程實(shí)踐是第三，材料加工、運(yùn)輸和現(xiàn)場施工的工程實(shí)踐是感性認(rèn)識的另一重要來源。感性認(rèn)識的另一重要來源。u 第四，由于材料科學(xué)和檢測技術(shù)的發(fā)展，對材料第四，由于材料科學(xué)和檢測技術(shù)的發(fā)展，對材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行深入研究得到的認(rèn)識的組成、結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行深入研究得到的認(rèn)識。 如何獲取知如何獲取知識識學(xué)習(xí)方法 掌握知識 注重掌握各種土木工程材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在聯(lián)系；注重掌握內(nèi)外因素對土木工程材料各項(xiàng)性能的影響及其規(guī)律；做好聽課筆記。 加強(qiáng)訓(xùn)練 認(rèn)證做好每個試驗(yàn)，通過

15、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)的基本理論，熟悉土木工程材料檢驗(yàn)方法，掌握試驗(yàn)技能，做好作業(yè)，積極參與科技活動，。 培養(yǎng)能力 認(rèn)真思考問題，對課程內(nèi)容進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)，并注意觀察一些建筑物中所用的土木工程材料及其應(yīng)用情況，培養(yǎng)自學(xué)和正確分析與解答問題的能力。l 學(xué)習(xí)土木工程材料，有一個很深的印象，就是學(xué)習(xí)土木工程材料，有一個很深的印象，就是要懂得事物的模糊性，不確定的一面。要懂得事物的模糊性，不確定的一面。l 以往的學(xué)習(xí)，我們總想得到一個確定的（精確以往的學(xué)習(xí)，我們總想得到一個確定的（精確的）解。但實(shí)際工程遠(yuǎn)不是這樣，我們必須面對的）解。但實(shí)際工程遠(yuǎn)不是這樣，我們必須面對不確定性、模糊性問題。不確定性、模糊性問題。l 希望從建材課開始培養(yǎng)這方面的能力希望從建材課開始培養(yǎng)這方面的能力認(rèn)識認(rèn)識和解決不確定性的問題。和解決不確定性的問題。學(xué)習(xí)心得 土木工程材料品種多、課程內(nèi)容多為敘述、土木工程材料品種多、課程內(nèi)容多為敘述、分析、綜合論述各種材料的原料、生產(chǎn)、組成、分析、綜合論述各種材料的原料、生產(chǎn)、組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其對材料性能的影響，根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其對材料性能的影響，根據(jù)材料的共性與特性來確定其應(yīng)用技術(shù)（配制、施工、檢共性與特性來確定其應(yīng)用技術(shù)（配制、施工、檢驗(yàn)、以及運(yùn)輸、儲存、維護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益等）。驗(yàn)、以及運(yùn)輸、儲存、維護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益等）。 因此，在學(xué)習(xí)時，因此，在學(xué)習(xí)時，應(yīng)抓住重點(diǎn)、要點(diǎn)，