1、热情欢迎 同学们学习土木工程材料课程邓 德 华 教授祝同学们： 在新学期里： 学习进步！ 身体健康！ 生活愉快！土木工程材料Civil Engineering Materials三问：Why? What? How? “土木工程材料”课程内容和性质是什么（What）? 为什么必修“土木工程材料”课程（Why) ? 如何学好“土木工程材料”课程 （How）?“土木工程材料”课程性质和内容是什么? 什么是土木工程材料？ 土木工程材料课程性质是什么？ “土木工程材料”课程内容有哪些？什么是土木工程材料？ 土木工程材料是人类建造活动所用一切材料的总称。 广义上，所有物质均可用作土木工程材料。 土木工程材
2、料包括了迄今已发现和发明的所有材料。问题1.1.你们知道哪些土木工程材料你们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、用途最广的什么是今天用量最大、用途最广的土木工程材料土木工程材料？云南下关天生石桥广西桂林踏步桥广西桂林踏步桥架木桥架木桥河北赵州石桥河北赵州石桥v建于1300多年前（桥长约51m，净跨37m）v建造该桥的石材为青白色石灰岩v比意大利人建石拱桥晚400多年,但在主拱肋与桥面间设计“敞肩拱” ，比外国早了1200多年v敞肩拱不仅减轻自重、节省材料、减轻桥基负担，使桥台轻巧，且位移很小，地基下沉甚微，且拱圈内
3、应力很小，是至今位移和沉陷微小且不坠的重要原因之一；v该桥拱轴线和恒载压力线甚接近，拱圈各横截面只受压力或微小拉力。该二线重合道理，到现代才认识。泸定桥十七孔桥芦沟桥玉带桥万里长城天下第一关万万 里里 长长 城城总长度大约有十万里以上！所用土木工程材料： 土、石、木料、砖、石灰 关外有关、城外有城，其材料运输量之浩大、工程之艰巨世所罕见。 体现我国古代建筑工程的高度成就，表现我国古代劳动人民的聪明才智。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 动物的毛发与制胶等 石灰钢桁梁桥钱塘江桥钢桁梁桥武汉长江大桥简支梁桥普兰店桥T形刚构桥重庆长江大桥连续梁桥连续梁桥六库怒江桥六库怒
4、江桥连续刚构桥湖南沅水桥箱形拱桥红旗桥结合梁和钢斜拉桥南浦大桥现代土木工程材料v钢材、混凝土v钢混凝土复合材料v砖混凝土复合材料v高分子及其复合材料土木工程材料的分类与发展1.土木工程材料的分类 按化学组成分类 按来源分类 按建筑功能分类 按用途分类有三大类：无机材料：金属、非金属有机材料：植物、高分子、沥青复合材料：有机无机 金属非金属有两大类：天然材料：石材、粘土、植物等；人工材料：金属、水泥、陶瓷、玻璃 塑料、橡胶、纤维等有：承重材料、防水材料、隔热保温材料、防护材料、装饰材料、吸声隔音材料、粘结密封材料、智能材料等。有：结构材料、墙体材料、屋面材料、地面材料、吊顶材料、墙面材料等。 2
5、. 土木工程材料的发展历程 发展历程大致可分为三个阶段： 天然材料 人类最初直接从自然界中取材作为土木工程材料，如：土、石材、木材等。 人工材料 随着人类文明和技术的进步，开始人工合成和制造各种土木工程材料，以满足土木工程发展的需要。如：砖、瓦、陶瓷、玻璃、水泥、金属、高分子材料、复合材料等 复合材料 随环境条件的变化而具有应变能力的材料：如：变色调光玻璃、可自修复混凝土、调温、调湿墙体（面）材料、形状记忆合金等。 人类最初直接从自然界中取材作为土木工程材料，如：土、石材、木材等。随着人类文明和技术的进步，开始人工合成和制造各种土木工程材料，以满足土木工程发展的需要。如：砖、瓦、陶瓷、玻璃、水
6、泥、金属、高分子材料、复合材料等为了满足土木工程结构与功能的要求，又能节约材料、节约资源，最大限度地发挥各种材料的优势，避免其不足，将不同组成与结构的材料复合形成各种复合材料，如玻纤增强塑料、纤维混凝土、金属陶瓷等。 3.土木工程材料的发展趋势 高性能化 高强、高耐久、高抗渗、高保温等新型高性能土木工程材料。 多功能化 具有多种功能或智能的土木工程材料。 工业规模化 土木工程材料的生产要实现现代化、工业化，而且为了降低成本、控制质量、便于机械化施工，生产要标准化、大型化、商品化等。 生态化 为了降低环境污染、节约资源、维护生态平衡，生产节能型、环保型和保健型的生态建材。 土木工程土木工程材料材
7、料材料科学土木工程课程性质： “材料科学”与“土木工程”间的桥梁“材料科学”与“土木工程”间的桥梁土土 木木 工工 程程 房屋建筑工程房屋建筑工程 桥梁工程桥梁工程 道路工程道路工程 水利工程水利工程 铁道工程铁道工程 市政工程市政工程 土木工程是应用各种工程材料设计、建造各类土木工程的科学技术材料科学的任务 研究材料的组成、结构与性能的关系和材料的制备技术，涉及:金属材料无机非金属材料有机材料复合材料土木工程材料学 以土木工程科学与技术为背景，研究满足以土木工程科学与技术为背景，研究满足建造各种土木工程所需的材料的组成、结构与建造各种土木工程所需的材料的组成、结构与其工程性能的关系和制备与施
8、工技术，涉及其工程性能的关系和制备与施工技术，涉及 水泥与混凝土水泥与混凝土 钢材与铝合金材料钢材与铝合金材料 沥青材料沥青材料 工程高分子材料工程高分子材料 建筑复合材料建筑复合材料 建筑功能材料与制品建筑功能材料与制品“土木工程材料”课程学习内容 第一章 土木工程材料的基本性质 第二章 无机胶凝材料 第三章 混凝土 第四章 砌筑材料 第五章 金属材料 第六章 木 材 第七章 建筑高分子材料 第八章 沥青材料“土木工程材料”试验内容 基本试验技能试验水泥性质骨料性质混凝土拌合物与力学性质土木工程材料的力学性质 开放式“三性”试验 自选题、自行设计和自主进行试验本课程的学习目的 学习有关土木工
9、程材料的基本理论、基本知识和基本技能，为土木工程专业课程的学习和今后从事专业技术工作打下必要的基础。 本课程的主要任务 以土木工程应用为背景，运用材料科学原理，讲解土木工程材料的理论基础知识； 为学生毕业后从事工程技术工作，就材料的选择与应用、材料验收、质量鉴定、材料试验、储存运输、防腐处理及试验研究等方面，打下必要的基础。为什么必修“土木工程材料”课程?l 土木工程材料是一切土木工程或构筑物的物质基础。l 土木工程材料的质量与正确选择、应用直接影响土木工程的质量、使用功能、运营安全与耐久性；l 土木工程材料的创新能促进结构形式的变化和施工方法的改进，并能创造新的结构形式和新的施工方法。l 土
10、木工程的不断发展和技术进步又促进了土木工程材料的创新和发展。 不知道土木工程材料的”来龙去脉“(ins and outs of Civil Engineering Materials)，就只能是一位”撇脚“的土木工程师！新型建材促进结构工程发展古罗马万神殿，半球穹顶直径古罗马万神殿，半球穹顶直径43.5m，重，重12000吨吨波兰钢筋混凝土世纪大厅肋形拱顶直径波兰钢筋混凝土世纪大厅肋形拱顶直径65m，重，重1500吨吨墨西哥钢混薄壁构件饭店双曲抛物面薄壳屋盖直墨西哥钢混薄壁构件饭店双曲抛物面薄壳屋盖直径径32m、厚、厚4cm，重仅，重仅100吨吨德国玻璃纤维增强水泥园艺展览厅双曲抛物面屋德国玻
11、璃纤维增强水泥园艺展览厅双曲抛物面屋盖，直径盖，直径31m、厚、厚1cm，重，重25吨吨近年出现彩板轻钢仅厚近年出现彩板轻钢仅厚1mm，现场加工成大跨度，现场加工成大跨度屋面，重量进一步减轻屋面，重量进一步减轻建筑膜搭建厚度仅为建筑膜搭建厚度仅为0.2mm的新型膜结构每平方的新型膜结构每平方米重量米重量20Kg工程师是做什么的？科学讲分析，它设法去了解自然是什么；工程要综合，它努力去创造可能的东西。 Wm. A.Wulf（美国工程院院长） 科学家的任务工程师的任务土木工程师的任务是创造！ 运用各种设计理论设计各种土木工程的结构和施工方法。 应用“土木工程材料”的知识，结合设计要求，合理选择和利
12、用各种工程材料。 应用“土木工程材料”的知识，建造或创造各种“土木工程”。名言：What we cant create we dont understand !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“来龙去脉”的结构设计师，就不可能成为一位称职的设计师如何学好“土木工程材料”课程? 课前预习和阅读教材，善于提问 课堂上认真学习、积极参与讨论 课
13、外阅读文献与书籍 认真做好试验与练习 勤于分析思考与归纳总结1)1)实践性强实践性强 接近工程实际，不像基础理论课程接近工程实际，不像基础理论课程那样：对具体的现象或结构进行简化、抽象；那样：对具体的现象或结构进行简化、抽象；2)2)综合性强综合性强 面对浩瀚的工程学复杂问题，需要面对浩瀚的工程学复杂问题，需要广泛知识和综合能力。不像基础理论课程那样，广泛知识和综合能力。不像基础理论课程那样，着重深入分析，而是要善于归纳总结。着重深入分析，而是要善于归纳总结。土木工程材料课程特点u 第一，阅读大量文献和书籍，获得有关材料组成、第一，阅读大量文献和书籍，获得有关材料组成、结构与性能关系及其规律的
14、理性认识。结构与性能关系及其规律的理性认识。 u 第二，通过对材料进行相关试验，获得有关性质第二，通过对材料进行相关试验，获得有关性质的数据，例如强度、弹性模量，为结构设计或分析的数据，例如强度、弹性模量，为结构设计或分析提供依据。提供依据。u 第三，材料加工、运输和现场施工的工程实践是第三，材料加工、运输和现场施工的工程实践是感性认识的另一重要来源。感性认识的另一重要来源。u 第四，由于材料科学和检测技术的发展，对材料第四，由于材料科学和检测技术的发展，对材料的组成、结构与性能进行深入研究得到的认识的组成、结构与性能进行深入研究得到的认识。 如何获取知如何获取知识识学习方法 掌握知识 注重掌
15、握各种土木工程材料的组成、结构与性能的内在联系；注重掌握内外因素对土木工程材料各项性能的影响及其规律；做好听课笔记。 加强训练 认证做好每个试验，通过实验验证所学的基本理论，熟悉土木工程材料检验方法，掌握试验技能，做好作业，积极参与科技活动，。 培养能力 认真思考问题，对课程内容进行分析、归纳和总结，并注意观察一些建筑物中所用的土木工程材料及其应用情况，培养自学和正确分析与解答问题的能力。l 学习土木工程材料，有一个很深的印象，就是学习土木工程材料，有一个很深的印象，就是要懂得事物的模糊性，不确定的一面。要懂得事物的模糊性，不确定的一面。l 以往的学习，我们总想得到一个确定的（精确以往的学习，
16、我们总想得到一个确定的（精确的）解。但实际工程远不是这样，我们必须面对的）解。但实际工程远不是这样，我们必须面对不确定性、模糊性不确定性、模糊性问题。问题。l 希望从建材课开始培养这方面的能力希望从建材课开始培养这方面的能力认识认识和解决不确定性的问题。和解决不确定性的问题。学习心得 土木工程材料品种多、课程内容多为叙述、土木工程材料品种多、课程内容多为叙述、分析、综合论述各种材料的原料、生产、组成、分析、综合论述各种材料的原料、生产、组成、结构、构造及其对材料性能的影响，根据材料的结构、构造及其对材料性能的影响，根据材料的共性与特性来确定其应用技术（配制、施工、检共性与特性来确定其应用技术（
17、配制、施工、检验、以及运输、储存、维护和经济效益等）。验、以及运输、储存、维护和经济效益等）。 因此，在学习时，因此，在学习时，应抓住重点、要点，注意思路的整理与发展。应抓住重点、要点，注意思路的整理与发展。通过自学、作业、面授、答疑、试验等环节，注意通过自学、作业、面授、答疑、试验等环节，注意基基础理论础理论（基理）、（基理）、基本知识基本知识（基知）、（基知）、基本技能基本技能（基（基技）的学习和掌握。技）的学习和掌握。 学习心得学习心得本课程的考核方式 课堂提问，回答问题 5 平时作业 10 中间测验 20 试验报告 15 期终综合考试 50 考核成绩评定 A 能清楚地解答问题，对课程内容有深刻的认识，并能熟练掌握； B 能 C D E希望同学们： 努力学习、认真思考、 积极训练、善于归纳预祝同学们： 取得优异成绩，毕业后成为一名出色的土木工程师！
