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第二讲 土木工程材料与基本结构形式 土木工程材料 1、土木工程材料的重要性 是土木工程的物质基础 对功能有直接的影响 对经济性影响明显 对技术的发展有直接的推动作用 为理论的发展提供动力 2、土木工程材料分类 土木工程材料种类繁多，可有多种分类方法。 按来源分：天然材料、人造材料 按性质分：金属材料、非金属材料、有机材料、复合材料 按用途分：结构材料、功能材料、装饰材料 3、常用材料简介 3.1 自然石、砖、瓦 (1).自然石： 重岩自然石（表观密度大于18 kN/m3） 轻岩自然石（表观密度小于18 kN/m3） 重岩自然石包括：花岗岩（granite）、砂岩（sandstone）、 石灰石（limestone）等。 轻岩自然石包括：贝壳石灰岩（coquina）、凝灰岩 （tuff）。 采用的石料分为料石（ashlar）及毛石（rubble）两类。 (2).砖 砖（brick）由粘土烧制而成，分为红砖和青砖。标准砖的规格为240mm×115mm×53mm。有实心砖、空心砖两类。 承重空心砖的孔洞一般是竖向的,空心砖厚度较大，重量较 轻，有利于加快砌筑进度。 石材或砖用砂浆砌筑而成的构件称为砌体（masonry）。 (3).瓦 目前我国生产的瓦多为平瓦。 3.2、胶凝材料和砂浆 胶凝材料（cementing material）：和水成浆后能硬化成坚实整体的矿物质粉状材料，如石灰、烧石膏和水泥等。 砂浆（mortar）是石灰、石膏或水泥等胶凝材料掺砂或矿渣等细骨料加水拌和而成，用以砌筑砌体。 采用水泥砂浆时，往往还掺和一定量的石灰膏或粘土浆以增加砂浆的和易性，以保证砌体质量，这种砂浆称为混合砂浆。 3.3、混凝土和混凝土砌块 (1).混凝土 混凝土：用水泥、砂（细骨料）和碎石（粗骨料），按一定重量比例配合，加水拌和成型后结硬而成。 水泥和砂、石的比例（按重量）称为配合比（mix ratio）,水和水泥的比例称为水灰比。 轻骨料混凝土（密度小于18kN/m3）; 加气混凝土，泡沫混凝土； 低热混凝土，无收缩混凝土，膨胀混凝土； 耐酸混凝土，耐碱混凝土，耐热混凝土； (2).混凝土砌块 用混凝土可制成砌块（block），一般为空心构造。 砌块也可采用煤渣等材料制作，从而改善了环境。采用砌块建筑可大大减轻劳动量，缩短工时，安装可以采用机械化，并降低墙壁材料在运输中的损耗。 3.4、钢筋、钢筋混凝土和预应力混凝土 (1).钢筋 钢筋按化学成分可分为：热轧碳素钢、热轧普通低合金钢。 热轧碳素钢除含有铁元素外还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元素。（低碳钢0.25% 、高碳钢0.6%） 热轧普通低合金钢除碳素钢中已有的成分外，还加入少量的合金元素，如锰、钛、钒等，有效地改善了钢筋的性能。 钢筋按其截面形式可分为：光面钢筋、变形钢筋。 热轧钢筋直径一般为6～32mm。小直径钢筋（10～12mm以下）做成盘圆供应，大直径钢筋长度一般为12m。钢筋接头有搭接和焊接两种 。 (2).钢筋混凝土 钢筋混凝土的本质 钢筋混凝土是由两种力学性能大不相同的材料－－钢筋和混凝土结合成整体，共同发挥作用的一种建筑材料。 钢筋混凝土的主要优缺点： 主要优点： （1）就地取材 （2）耐久性 （3）耐火性 （4）整体性 （5）刚性 （6）可塑性 主要缺点： （1）自重大 （2）抗裂性差 （3）费工大、耗用木料多 (3).预应力混凝土 预应力混凝土：利用预先建立的压应力以抵消在荷载下产生的拉应力而做成的。 施加预应力的方法主要有：先张法、后张法。 3.5、钢 应用于工程结构的钢材，除钢板外，还有各种型钢：角钢、槽钢、工字钢、冷弯型钢等。 利用钢板和各种型钢通过连接可组成各种形状的截面。 钢结构的主要优缺点： 主要优点： （1）结构重量轻 钢容重与屈服点的比值相对较低，钢结构构件截面较小，重量较轻。一般为钢筋混凝土结构的1/2-1/5。特别适用于