【大学课件】土木工程概论 土木工程材料.ppt

土木工程概论：土木工程材料欢迎来到土木工程概论课程。本次讲座我们将深入探讨土木工程材料的世界，了解其在现代建筑中的关键作用。

土木工程的定义和发展历程1古代始于人类早期建造庇护所的需求，如金字塔和长城等宏伟工程。2中世纪出现了哥特式建筑，拱门和穹顶等新技术。3工业革命钢铁和混凝土的应用推动了摩天大楼和大型桥梁的建造。4现代注重可持续发展，智能建筑和新材料的应用。

土木工程的分支及其特点结构工程设计和分析建筑物的骨架结构，确保安全性和稳定性。地质工程研究土壤和岩石性质，解决地基和边坡稳定问题。交通工程设计道路、桥梁和隧道，优化交通系统。水利工程管理水资源，设计水坝、水电站和灌溉系统。

土木工程的基本任务规划设计根据需求制定详细的工程方案和图纸。施工管理组织和监督建设过程，确保质量和进度。维护保养定期检查和维修，延长工程使用寿命。创新研发开发新技术和材料，提高工程效率和可持续性。

土木工程师的职责与素质专业知识掌握数学、物理、材料科学等相关学科知识。团队协作与建筑师、电气工程师等专业人士密切合作。责任心确保工程安全，对社会和环境负责。创新精神不断学习新技术，解决复杂工程问题。

常见的土木工程材料土木工程使用多种材料，包括混凝土、钢材、木材、玻璃和砖块等。每种材料都有其独特的性能和应用领域。

砂石骨料定义砂石骨料是混凝土和沥青混合料的重要组成部分，包括砂、碎石和卵石等。分类天然骨料人工骨料再生骨料性能要求骨料应具有适当的级配、强度和耐久性，以确保混凝土的质量。

水泥及其性能水化反应水泥与水混合后发生化学反应，形成具有粘结力的硬化体。强度发展水泥强度随时间增长，通常在28天达到设计强度。耐久性优质水泥具有良好的抗侵蚀和抗冻融性能。环保性能现代水泥生产注重减少碳排放，开发低碳水泥。

钢材及其性能1高强度承受巨大拉力和压力。2延展性可塑性好，便于加工成型。3耐久性正确使用和维护下寿命长。4可回收性100%可回收利用，环保经济。

木材及其性能1轻质高强重量轻，强度高，适合建造大跨度结构。2保温隔音具有良好的热工性能和声学性能。3美观自然纹理优美，可直接用作装饰材料。4易加工容易切割、连接和修复。

塑料及其性能轻质密度小，便于运输和安装。柔韧性可塑性强，易于加工成各种形状。绝缘性电绝缘性能好，适用于电气保护。耐腐蚀不易被酸碱腐蚀，适用于特殊环境。

环保新型材料可回收混凝土利用建筑废弃物制成，减少资源浪费。竹材生长速度快，强度高，是木材的绿色替代品。光伏玻璃集成太阳能电池，实现建筑能源自给。

材料的物理性能密度单位体积的质量，影响材料的重量和运输成本。导热性传导热量的能力，关系到建筑的保温效果。吸水性吸收和保持水分的能力，影响材料的耐久性。热膨胀系数温度变化引起尺寸变化的程度，影响结构稳定性。

材料的力学性能强度材料抵抗外力作用而不破坏的能力。弹性材料受力变形后恢复原状的能力。塑性材料在外力作用下产生永久变形的能力。韧性材料吸收能量并抵抗断裂的能力。

材料的耐久性1抗腐蚀性材料抵抗化学侵蚀的能力，如钢筋的防锈处理。2抗冻融性材料经受冻融循环而不损坏的能力，特别重要于寒冷地区。3耐磨性材料抵抗磨损的能力，影响地面材料的使用寿命。4抗疲劳性材料在反复荷载作用下不失效的能力，对桥梁等结构至关重要。

建筑材料的选择原则1性能匹配选择符合工程要求的材料性能。2经济性在满足性能要求的前提下，考虑材料的成本效益。3环保性优先选择环保、可持续的材料。4施工便利性考虑材料的加工、运输和施工的难易程度。

材料性能检测技术微观分析使用电子显微镜观察材料内部结构。X射线检测无损检测材料内部缺陷。力学试验测试材料的强度、硬度等力学性能。热分析研究材料在不同温度下的性能变化。

常见材料的性能测试方法材料测试方法测试指标混凝土抗压强度试验抗压强度钢材拉伸试验屈服强度、抗拉强度木材弯曲试验弹性模量、抗弯强度砖吸水率测定吸水率

材料的运输、储存和养护运输合理包装，避免损坏。选择适当的运输方式，保护材料不受环境影响。储存根据材料特性选择合适的存储环境。防潮、防晒、防冻，保持通风。养护特别是混凝土等需要养护的材料，保持适当湿度和温度，确保材料性能充分发挥。

钢筋混凝土的基本概念组成由混凝土和钢筋组成，结合两种材料的优点。工作原理混凝土承受压力，钢筋承受拉力，共同工作。优点强度高、耐久性好、造价相对低廉。应用广泛用于各类建筑、桥梁、隧道等工程。

钢筋混凝土的制作工艺配料按设计比例准备水泥、砂石、水和外加剂。搅拌使用搅拌机均匀混合各种材料。浇筑将混凝土倒入模板，并进行振捣。养护保持适当温度和湿度，促进混凝土强度发展。

钢筋混凝土结构的设计原理1承载能力确保结构能承受各种荷载。2变形控制限制结构在使用过程中的变形。3裂缝控制控制裂缝宽度，保护钢筋。4耐久性设计考虑结构的长期性能。5经济性