文档介绍：《土木工程材料》
绪论
本章导学:
学****目的:理解土木工程材料在专业学****中的重要性,了解我国在土木工程材料方面的创造、贡献与地位。
教学要求:纵观国内外古代、现代的著名土木建筑(房屋、桥梁、道路、古迹等),说明土木工程材料在各种建筑工程中的地位与作用;阐述土木工程材料的教授与学****方法,强调实践的重要性与方法;综合实际工程,简述各专业方向与材料科学的关系。
任何土木工程建筑物都是用各种材料组成的,这些材料总称为土木工程材料。随着土木工程技术的发展,用于土木工程建筑的材料不仅在品种上日益增多,而且对其质量不断提出新的要求。
。砂石材料有的是由地壳上层的岩石经自然风化得到的(天然砂砾),有的是经人工开采或再经轧制而得(如各种不同尺寸的碎石和砂)。这类材料可以直接用于土木工程结构物。同时,也是配制水泥混凝土或沥青混合料的矿质集料。
。在土木工程中最常用到的无机结合料,主要是石灰和水泥。特别是水泥,它与集料配制的水泥混凝土是钢筋混凝上和预应力混凝土结构的主要材料。此外,水泥砂浆是各种污工结构物砌筑的重要结合料。
随着高级路面的发展,水泥混凝土路面已经成为高等级公路的主要路面类型之一。无机结合料稳定材料作为路面底基层或基层的主要材料类型已经取得了良好的使用效果。
。有机结合料主要是指沥青类材料如石油沥青、煤沥青等。这些材料与不同粒径的集料组配,可以修筑成各种类型的沥青混凝土路面。现代高速公路路面绝大部分是采用沥青混凝土修筑,所以沥青混合料是现代路面工程中极为重要的一种材料。
。钢材是桥梁、钢结构及钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构的重要材料。木材是土木工程施工拱架、模板及装饰的主要材料。
。随着现代材料科学的进步,在这些常用材料的基础,又发展了新型的“复合材料”、改性材料等。复合材料是两种或两种以上不问化学组成或组织相的物质,以微观和宏观的物质形式组合而成的材料,复合材料可以克服单一材料的弱点,而发挥其综合的件能。改性材料是通过物理或化学的途径对其使用性能进行综合处理,使其更能满足实际的使用要求,如改性沥青等。同时一些添加剂材料也在不断出现,为土木工程建设服务。
土木工程材料和建筑设计、建筑结构、公路、城市道路、建筑经济及建筑施工等学科分支一样,是土木和交通运输工程学科极为重要的一部分。因为土木工程材料是土木工程的物质基础。一个优秀的土木工程师总是把建筑艺术和以最佳方式选用的土木工程材料融合一起。土木工程师只有在很好地了解土木工程材料的性能后,才能根据力学计算,准确地确定土建构件的尺寸和创造出先进的结构型。要使土建结构的受力特性和材料特性有机统一,合理地使用土木工程材料。目前,在我国的土木工程的总造价中,土木工程材料的费用约占总费用的50~60%。而土木工程施工的全过程实质上是按设计要求把土木工程材料逐步变成建筑物的过程。它涉及材料的选用、运输、储存以及加工等诸方面。总之,从事土木工程的技术人员都有必须了解和掌握土木工程材料有关技术知识,并使所采用的材料最大限度地发挥其效能,合理、经济地满足土木工程的各种要求。
设计、施工、管理三者是密切相关的。从根本上说,材料是基础,材料决定了土建构造物的形式和施工方法。新材料的出现,可以促使土建构造物形式的变化、设计方法的改进和施工技术的革新。
材料科学和材料(含土木工程材料)本身都是随着社会生产力和科技水平的提高而逐渐发展。自古以来,我国劳动者在土木工程材料的生产和使用方面曾经取得了许多重大成就。如始建于公元前7世纪的万里长城,所使用的砖石材料就达1亿立方米;福建泉州的洛阳桥是900多年前用石材建造的,其中一块石材达有200余吨;山西五台山木结构的佛光寺大殿已有千余年历史仍完好无损,等等。这些都有力证明中国人民的土木工程材料生产、施工和使用方面的智慧和技巧。
 建国以来,特别是改革开放以后,我国土木工程材料生产得到了更迅速的发展。钢材已跻身于世界生产大国之列;水泥工业已由解放前年产量不足百万吨的单一品种,发展为品种、标号齐全,年产量突破4亿吨的水平;陶瓷材料也由过去的单一白色瓷器发展到有上千种花色品种的陶瓷产品,而且生产的高档配套建筑卫生陶瓷已可满足高标准建筑的需要;我国的玻璃工业也发展很快,普通玻璃已由建国初期年产仅108万标箱发展到1亿余标箱,且能生产功能各异的新品种;随着生活水平的提高和住房条件的改善,装饰材料更是丰富多彩,产业蓬勃兴旺。
我国道路沥青的生产从无到有,目前有三个方面的生产力量。(1)中国石化总公司系统所属的炼油厂,这是主要的沥青供应渠道,生产的沥青约占全国的3/4,其中道路沥青占2