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如陶瓷、玻璃、石材、砖瓦、铸铁。
• 韧性：在冲击、振动荷载作用下，材料能够吸收较 大的能量不发生破坏的性质。也称冲击韧性。如.建 筑钢材（软钢），木材等。
• 桥梁、吊车梁及有抗震要求的工程中，结构材料要 有较好的韧性。
§1.4材料的耐久性(durability) • 定义：材料在使用中，抵抗其自身和环境的长期破
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（3）功能、适用性 • 绝热材料、吸声隔声材料、装饰材料、耐热防火材
料、防水抗渗材料、耐磨耐腐蚀材料、防爆防辐射 材料。 （4）经济性 • 优良的建材能满足： • 足够的强度（承载） • 较轻（减轻地基负荷） • 相应的耐久性（降低维修费） • 美观 • 功能要求 • 低能耗 • 环保
土木工程材料受到诸多因素的影响： • 力学作用（外力、自重、风力、地震） • 物理作用（雨、雪、霜、干湿循环、冻融循环、火） • 化学作用（风化、酸碱盐侵蚀） 材料的性能是多方面的，必须与使用环境相适应。
§1-1材料科学的基本理论
1.1.1材料的组成
1、化学组成（化学元素、化合物种类及数量）
• 决定材料的：抗酸碱侵蚀性、可燃性、耐火性、钢材 的锈蚀等。
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（2）软化系数 • 材料在吸水饱和状态下抗压强度/材料在干燥状态下
的抗压强度 • 长期受水浸泡或处于潮湿环境中的重要建筑，其材
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（2）按组织构造特征 • 堆聚结构：混凝土、砂浆、沥青混合料 • 纤维结构：木材、玻璃钢 • 层状结构：胶合板 • 散粒结构：混凝土集料 2、细观结构（以光学显微镜观察） • 混凝土的基相、集料相、界面相 • 钢铁的铁素体、珠光体、渗碳体 • 木材的木纤维、导管髓线、树脂道 3、微观结构（用中子显微镜或x射线分析) • 晶体：钢铁材料 • 玻璃体：火山灰 、炉渣、玻璃 • 胶体：胶粒 （粒径 10-7-10-10）作为分散相，分散在连续
马来西亚石油双塔楼（砼结构）高452米；上海金茂大 厦（钢砼混合材料结构）高420.5米； • 上海电视塔（预应力砼结构）468米；旧金山金门大桥 （悬索桥）主跨1280.2米；苏通大桥（斜拉桥）主跨 1088米、主塔300多米；大跨度的钢结构展览馆；体育 馆；机场航站楼。07年有39人在金门大桥自杀，当局 准备化费5000万装防护网。--08-10-12京华时报。 （2）安全性 • 唐山地震 • 重庆彩虹桥事件（99年1月4日晚6时50分40多人伤亡）
岩洞。 • 巢氏教民构木为巢，居于树上。 2、砖木房屋 • 土坯（8000年欧洲） • 凿琢自然石（5000~6000年前） • 砖（3000年前） • 秦砖汉瓦（2000年前） • 钢筋混凝土（19世纪） • 化学建材具有特殊功能的新型建材
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相（水、气、溶剂）中 形成的分散体。
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§1.2材料的基本物理性质
1.2.1材料的密度、表观密度、堆积密度 1.密度 绝对密实状态下，材料单位体积的质量。 ρ=m/v ρ-g/cm3 m-g V-cm3 近似有密的度教ρ科a ：书用称排为液碎置石换等法的直表接观测密得度的。砂、碎石的密度, 2.表观密度 在自然状态下，材料单位体积的质量。 • ρ0 =m/v0 • V0---表观体积（包含内部孔隙的体积） 3.堆积密度 • ρ0′ =m/v0′
坏作用，保持其原有性能而不破坏、不变质的能力。
• 内容：抗风化、抗酸碱盐侵蚀、抗渗、耐水、抗冻 等性能，属于综合指标。
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（2）吸水性 • 吸水率：材料吸水饱和时的含水率。 • 致密岩石：0.5-0.7% • 混凝土：2-3% • 粘土砖：8-20% • 木材等：＞100% （3）吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质，具有
可逆性。 • 影响：木制门窗、保温材料 3.材料的耐水性：材料抵抗水破坏作用的能力。 （1）破坏作用 • 力学性质方面 • 光学性质方面 • 装饰性质方面
料的软化系数≥0.85。 4.材料的抗渗性 • 材料抵抗压力水渗透的性质。 • K=Qd/AtH • K---渗透系数，cm/h • Q---透水量，cm3 • D---试件厚度，cm • A ---透水面积，cm2 • t---时间，h • H---静水压力水头，cm • K越小，抗渗性越好。
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1.2.4材料与水的关系 1. 材料的亲水性与憎水性 • 亲水材料θ≤90° • 憎水材料θ＞ 90° • θ ---润湿边角 • 石灰岩、玄武岩属于憎水岩石，与沥青粘结力强，常
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建筑材料
树玉秀 2012,10
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绪论（introduction)
一、土木工程材料分类 1、定义：土木工程中所使用的一切材料及制品。 • 分类 （1）按来源分 • 天然材料：竹、木等 • 人造材料：砖、瓦、水泥、砼、钢材等 （2）按化学成分 • 无机材料：金属材料（钢、铁、铝、铜等）；非金
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1.2.2材料的密实度与孔隙度 1.密实度 材料的体积内被固体物质充实的程度 • D=v/v0*100% 或D=ρ0/ρ*100% 2.孔隙率 • P=（v0-v）/v0=1-D 1.2.3材料的填充率与空隙率 1.填充率：某堆积体中，被散粒材料的颗粒所填充的程度 • D′=v0/v0′*100% 或D= ρ0′/ρ0*100% 2.空隙率 • P′ =1-D′
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1.3.4脆性与韧性(shortness/brittleness and toughness) • 脆性：材料发生突然破坏之前无明显的塑性变形。
用来做铺路材料。 • 花岗岩属亲水岩石，与沥青粘结力不强，遇水易剥落，
即水稳定性差不宜用做铺路材料。 2.材料的吸水性与湿性 （1）含水率 所含水的质量与干燥状态下材料的质量之
比 • W=（m1-m）/m*100% • m---材料干燥状态下的质量，g • m1---材料在含水状态下的质量，g
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1.3.2弹性与塑性(elasticity and plasticity) • 弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去后变形
随即消失，完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可 完全恢复的变形称为弹性变形。 • 塑性：材料在外力作用下，当压力超过一定限值时产生 显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取消后，仍 保持变形后的形状和尺寸的性质。这种不能恢复的变形 称为塑性变形。
应用是重点。 • 听课、作业、实验。 • 闭卷考试（考试成绩占80%、平时成绩20%）。
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第一章 土木工程材料的基本性质
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§1-3 材料的基本力学性质
1.3.1材料的强度(strength) • 材料在外力作用下，抵抗破坏的能力 • 抗压强度 、抗拉强度 、抗剪强度 f=Fmax/A • 抗(三弯分强点度集f中=3加Fm荷axL）/2bh2 (单点集中加荷）；f=FmaxL/bh2 • 土木工程材料常根据其强度划分为若干不同的等级。
第二章建筑钢材(steel material)
• 建筑钢材包括：钢筋混凝土结构的钢筋、钢丝和用于 钢结构各种型钢如钢管、槽钢、工字钢、角钢等。
§2-1 钢材的化学组成 1、主要成分：铁、碳、合金元素、杂质。 2、分类 按化学成分分为碳素钢和合金钢 （1）碳素钢 • 低碳钢 含碳量小于0.25% • 中碳钢 含碳量[0.25%，0.6%） • 高碳钢 含碳量大于0.6% （2）合金钢 • 低合金钢 合金元素含量小于 5% • 中合金钢 合金元素含量[ 5%，10%]
1.1.2材料的结构和构造 1、宏观结构 （1）宏观结构的孔隙特征 • 致密结构：金属、玻璃、塑料 • 多孔结构：加气混凝土、泡沫混凝土、轻质多孔材料 • 微孔结构：石膏制品
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2、矿物组成（矿物种类和数量）
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3、 相组成（结构相近性质，相同的均匀部分） • 气相、液相、固相：一般材料 • 铁素体、渗碳体、珠光体：钢 • 集料相、基相、界面相：砼
属材料(水泥、玻璃、砖瓦、石材） • 有机材料：木、竹、沥青、塑料等 • 复合材料：玻璃纤维增强塑料、钢纤维增强砼等
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二、土木工程材料在土木工程中作用及重要性 1、土木工程材料是构成土木工程的物质基础。 2、直接影响着或决定着土木工程一些重要性质。 （1）结构形式：山西应县佛宫寺木塔（1055年）高66米；
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三、土木工程材料的发展趋势 1、上古时期人类野处穴居 • 旧石器时代的北京猿人（69万年前）住天然岩洞。 • 北京周口店龙骨山山顶洞人（18000年前）住天然
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3 、展望 • 发展方向：环保、节能、轻质高强、多功能、结构
功能一体化、构件化、单元化。 （1）墙体材料 • 非黏土砖的应用 （2）轻质高强混凝土、改性混凝土、预应力混凝土 四、本课程的主要内容及学习方法 • 水泥、混凝土、钢材、沥青、塑料的生产、性能及
• 韧性：在冲击、振动荷载作用下，材料能够吸收较 大的能量不发生破坏的性质。也称冲击韧性。如.建 筑钢材（软钢），木材等。
• 桥梁、吊车梁及有抗震要求的工程中，结构材料要 有较好的韧性。
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（3）功能、适用性 • 绝热材料、吸声隔声材料、装饰材料、耐热防火材
料、防水抗渗材料、耐磨耐腐蚀材料、防爆防辐射 材料。 （4）经济性 • 优良的建材能满足： • 足够的强度（承载） • 较轻（减轻地基负荷） • 相应的耐久性（降低维修费） • 美观 • 功能要求 • 低能耗 • 环保
土木工程材料受到诸多因素的影响： • 力学作用（外力、自重、风力、地震） • 物理作用（雨、雪、霜、干湿循环、冻融循环、火） • 化学作用（风化、酸碱盐侵蚀） 材料的性能是多方面的，必须与使用环境相适应。
§1-1材料科学的基本理论
1.1.1材料的组成
1、化学组成（化学元素、化合物种类及数量）
• 决定材料的：抗酸碱侵蚀性、可燃性、耐火性、钢材 的锈蚀等。
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（2）软化系数 • 材料在吸水饱和状态下抗压强度/材料在干燥状态下
的抗压强度 • 长期受水浸泡或处于潮湿环境中的重要建筑，其材
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（2）按组织构造特征 • 堆聚结构：混凝土、砂浆、沥青混合料 • 纤维结构：木材、玻璃钢 • 层状结构：胶合板 • 散粒结构：混凝土集料 2、细观结构（以光学显微镜观察） • 混凝土的基相、集料相、界面相 • 钢铁的铁素体、珠光体、渗碳体 • 木材的木纤维、导管髓线、树脂道 3、微观结构（用中子显微镜或x射线分析) • 晶体：钢铁材料 • 玻璃体：火山灰 、炉渣、玻璃 • 胶体：胶粒 （粒径 10-7-10-10）作为分散相，分散在连续
马来西亚石油双塔楼（砼结构）高452米；上海金茂大 厦（钢砼混合材料结构）高420.5米； • 上海电视塔（预应力砼结构）468米；旧金山金门大桥 （悬索桥）主跨1280.2米；苏通大桥（斜拉桥）主跨 1088米、主塔300多米；大跨度的钢结构展览馆；体育 馆；机场航站楼。07年有39人在金门大桥自杀，当局 准备化费5000万装防护网。--08-10-12京华时报。 （2）安全性 • 唐山地震 • 重庆彩虹桥事件（99年1月4日晚6时50分40多人伤亡）
岩洞。 • 巢氏教民构木为巢，居于树上。 2、砖木房屋 • 土坯（8000年欧洲） • 凿琢自然石（5000~6000年前） • 砖（3000年前） • 秦砖汉瓦（2000年前） • 钢筋混凝土（19世纪） • 化学建材具有特殊功能的新型建材
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§1.2材料的基本物理性质
1.2.1材料的密度、表观密度、堆积密度 1.密度 绝对密实状态下，材料单位体积的质量。 ρ=m/v ρ-g/cm3 m-g V-cm3 近似有密的度教ρ科a ：书用称排为液碎置石换等法的直表接观测密得度的。砂、碎石的密度, 2.表观密度 在自然状态下，材料单位体积的质量。 • ρ0 =m/v0 • V0---表观体积（包含内部孔隙的体积） 3.堆积密度 • ρ0′ =m/v0′
坏作用，保持其原有性能而不破坏、不变质的能力。
• 内容：抗风化、抗酸碱盐侵蚀、抗渗、耐水、抗冻 等性能，属于综合指标。
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（2）吸水性 • 吸水率：材料吸水饱和时的含水率。 • 致密岩石：0.5-0.7% • 混凝土：2-3% • 粘土砖：8-20% • 木材等：＞100% （3）吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质，具有
可逆性。 • 影响：木制门窗、保温材料 3.材料的耐水性：材料抵抗水破坏作用的能力。 （1）破坏作用 • 力学性质方面 • 光学性质方面 • 装饰性质方面
料的软化系数≥0.85。 4.材料的抗渗性 • 材料抵抗压力水渗透的性质。 • K=Qd/AtH • K---渗透系数，cm/h • Q---透水量，cm3 • D---试件厚度，cm • A ---透水面积，cm2 • t---时间，h • H---静水压力水头，cm • K越小，抗渗性越好。
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1.2.4材料与水的关系 1. 材料的亲水性与憎水性 • 亲水材料θ≤90° • 憎水材料θ＞ 90° • θ ---润湿边角 • 石灰岩、玄武岩属于憎水岩石，与沥青粘结力强，常
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一、土木工程材料分类 1、定义：土木工程中所使用的一切材料及制品。 • 分类 （1）按来源分 • 天然材料：竹、木等 • 人造材料：砖、瓦、水泥、砼、钢材等 （2）按化学成分 • 无机材料：金属材料（钢、铁、铝、铜等）；非金
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1.2.2材料的密实度与孔隙度 1.密实度 材料的体积内被固体物质充实的程度 • D=v/v0*100% 或D=ρ0/ρ*100% 2.孔隙率 • P=（v0-v）/v0=1-D 1.2.3材料的填充率与空隙率 1.填充率：某堆积体中，被散粒材料的颗粒所填充的程度 • D′=v0/v0′*100% 或D= ρ0′/ρ0*100% 2.空隙率 • P′ =1-D′
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1.3.4脆性与韧性(shortness/brittleness and toughness) • 脆性：材料发生突然破坏之前无明显的塑性变形。
用来做铺路材料。 • 花岗岩属亲水岩石，与沥青粘结力不强，遇水易剥落，
即水稳定性差不宜用做铺路材料。 2.材料的吸水性与湿性 （1）含水率 所含水的质量与干燥状态下材料的质量之
比 • W=（m1-m）/m*100% • m---材料干燥状态下的质量，g • m1---材料在含水状态下的质量，g
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1.3.2弹性与塑性(elasticity and plasticity) • 弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去后变形
随即消失，完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可 完全恢复的变形称为弹性变形。 • 塑性：材料在外力作用下，当压力超过一定限值时产生 显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取消后，仍 保持变形后的形状和尺寸的性质。这种不能恢复的变形 称为塑性变形。
应用是重点。 • 听课、作业、实验。 • 闭卷考试（考试成绩占80%、平时成绩20%）。
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第一章 土木工程材料的基本性质
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§1-3 材料的基本力学性质
1.3.1材料的强度(strength) • 材料在外力作用下，抵抗破坏的能力 • 抗压强度 、抗拉强度 、抗剪强度 f=Fmax/A • 抗(三弯分强点度集f中=3加Fm荷axL）/2bh2 (单点集中加荷）；f=FmaxL/bh2 • 土木工程材料常根据其强度划分为若干不同的等级。
第二章建筑钢材(steel material)
• 建筑钢材包括：钢筋混凝土结构的钢筋、钢丝和用于 钢结构各种型钢如钢管、槽钢、工字钢、角钢等。
§2-1 钢材的化学组成 1、主要成分：铁、碳、合金元素、杂质。 2、分类 按化学成分分为碳素钢和合金钢 （1）碳素钢 • 低碳钢 含碳量小于0.25% • 中碳钢 含碳量[0.25%，0.6%） • 高碳钢 含碳量大于0.6% （2）合金钢 • 低合金钢 合金元素含量小于 5% • 中合金钢 合金元素含量[ 5%，10%]
1.1.2材料的结构和构造 1、宏观结构 （1）宏观结构的孔隙特征 • 致密结构：金属、玻璃、塑料 • 多孔结构：加气混凝土、泡沫混凝土、轻质多孔材料 • 微孔结构：石膏制品
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2、矿物组成（矿物种类和数量）
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3、 相组成（结构相近性质，相同的均匀部分） • 气相、液相、固相：一般材料 • 铁素体、渗碳体、珠光体：钢 • 集料相、基相、界面相：砼
属材料(水泥、玻璃、砖瓦、石材） • 有机材料：木、竹、沥青、塑料等 • 复合材料：玻璃纤维增强塑料、钢纤维增强砼等
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二、土木工程材料在土木工程中作用及重要性 1、土木工程材料是构成土木工程的物质基础。 2、直接影响着或决定着土木工程一些重要性质。 （1）结构形式：山西应县佛宫寺木塔（1055年）高66米；
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三、土木工程材料的发展趋势 1、上古时期人类野处穴居 • 旧石器时代的北京猿人（69万年前）住天然岩洞。 • 北京周口店龙骨山山顶洞人（18000年前）住天然
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3 、展望 • 发展方向：环保、节能、轻质高强、多功能、结构
功能一体化、构件化、单元化。 （1）墙体材料 • 非黏土砖的应用 （2）轻质高强混凝土、改性混凝土、预应力混凝土 四、本课程的主要内容及学习方法 • 水泥、混凝土、钢材、沥青、塑料的生产、性能及