土木工程材料1
第1章 土木工程材料_基本性质
第一章土木工程材料的基本性质本章导学学习目的：土木工程材料有无机材料、有机材料及复合材料，它具有结构或功能的作用。
而土木工程包括建筑工程、道路工程、桥梁工程、地下工程、岩土工程等，土木工程材料为这些工程服务，通过学习其基本性质，了解土木工程基本性质与工程特性的关系。
教学要求：通过工程实例说明土木工程材料的分类；通过各种土木工程特点的分析，说明土木工程材料的物理、力学性质及耐久性；重点讲解土木工程材料的密度、与水有关的性质、强度、弹性、粘性与塑性。
1.1土木工程材料的分类土木工程材料是指在土木工程中所使用的各种材料及其制品的总称。
它是一切土木工程的物质基础。
由于组成、结构和构造不同，土木工程材料品种繁多、性能各不相同、在土木工程中的功能各异，而且价格相差悬殊，在土木工程中的用量很大，因此，正确选择和合理使用土木工程材料，对土木工程结构物安全、实用、美观、耐久及造价有着重大的意义。
由于土木工程材料种类繁多，为了研究、使用和论述方便，常从不同角度对它进行分类。
最通常的是按材料的化学成分及其使用功能分类。
1.1.1按化学成分分类根据材料的化学成分，可分为有机材料、无机材料以及复合材料三大类，如表1－1所示。
1.1.2按使用功能分类根据材料在土木工程中的部位或使用性能，大体上可分为二大类，即土木工程结构材料（如钢筋混凝土、预应力混凝土、沥青混凝土、水泥混凝土、墙体材料、路面基层及底基层材料等）和土木工程功能材料（如吸声材料、耐火材料、排水材料等）。
1．土木工程结构材料土木工程结构材料主要指构成土木工程受力构件和结构所用的材料。
如梁、板、柱、基础、框架、墙体、拱圈、沥青混凝土路面、无机结合料稳定基层及底基层和其它受力构件、结构等所用的材料都属于这一类。
对这类材料主要技术性能的要求是强度和耐久性。
目前所用的土木工程结构材料主要有砖、石、水泥、水泥混凝土、钢材、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土、沥青和沥青混凝土。
在相当长的时期内，钢材、钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土仍是我国土木工程中主要结构材料；沥青、沥青混凝土、水泥混凝土、无机结合料稳定基层及底基层则是我国交通土建工程中主要路面材料。
土木工程材料(1)
第一章材料的基本性质1. 名词解释1. 密度2. 表观密度3. 堆积密度4. 密实度5. 孔隙率6. 填充率7. 空隙率8. 润湿角9. 亲水性材料10. 憎水性材料11. 含水率12. 吸水性13. 吸水率14. 吸湿性15. 耐水性16. 软化系数17. 抗渗性18. 强度19. 弹性材料20. 塑性材料21. 脆性22. 韧性23. 耐久性2. 判断题(对的划√，不对的划×)1. 含水率为4% 的湿砂重100g，其中水的重量为4g。
2. 热容量大的材料导热性大，外界气温影响室内温度变化比较快。
3. 材料的孔隙率相同时，连通粗孔者比封闭微孔者的导热系数大。
4. 同一种材料，其表观密度越大，则其孔隙率越大。
5. 将某种含水的材料，置于不同的环境中，分别测得其密度，其中以干燥条件下的密度为最小。
6. 材料的抗冻性与材料的孔隙率有关，与孔隙中的水饱和程度无关。
7. 在进行材料抗压强度试验时，大试件较小试件的试验结果值偏小。
8. 材料在进行强度试验时，加荷速度快者较加荷速度慢者的试验结果值偏小。
9. 材料的孔隙率越大，表示材料的吸水率越高。
10. 脆性材料的抗压强度与抗拉强度均较小。
11. 材料的密度一定高于其表观密度。
12. 软化系数表示材料的抗渗性。
13. 软化系数大的材料，其耐水性差。
14. 脆性材料的抗压强度远高于其它强度。
15. 孔隙率大的材料，其吸水性率不一定高。
3. 填空题1. 材料的吸水性用____表示，吸湿性用____表示。
2. 材料耐水性的强弱可以用____表示。
材料耐水性愈好，该值愈____。
3. 称取松散密度为1400kg/m3的干砂200g，装入广口瓶中，再把瓶中满水，这时称重为500g 。
已知空瓶加满水时的重量为377g，则该砂的表观密度为____，空隙率为____。
4. 同种材料的孔隙率愈____，材料的强度愈高；当材料的孔隙率一定时，____愈多，材料的绝热性愈好。
第二版《土木工程材料》课后习题答案
第1章土木工程材料的基本性（1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？答：当材料的孔隙率增大时，各性质变化如下表：（2）答：（3）材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比：P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比：了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。
（4）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料；材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。
例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。
例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。
（5）普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？答：（6）塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变？答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。
（7）材料的耐久性应包括哪些内容？答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。
（8）建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。
第2章天然石材（1）岩石按成因可分为哪几类？举例说明。
答：可分为三大类：1)岩浆岩，也称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。
例如花岗岩、辉绿岩、火山首凝灰岩等。
吉林大学2020大作业-1土木工程材料
一。
名词解释题（共10道小题，共20分）1.热固性聚合物;是指一般先形成预聚物，成型时，经加热使其中潜在的官能团继续反应成交联结构而固化。
2.均聚物与共聚物:均聚物是由一种单体聚合而成的聚合物，与多种单体聚合而成的共聚物相对应。
均聚物的结构形如A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-简单重复。
共聚物是由两种或更多单体聚合所形成的聚合物，与之对应的是只有一种单体聚合而成的均聚物。
共聚物的结构中具有至少两种结构单元，结构单元之间以化学键连接，这和两种聚合物用机械或物理混合形成的共混物不同。
3.大气稳定性:叠加在大气背景场上的扰动能否随时间增强的量度。
也指空中某大气团由于与周围空气存在密度、温度和流速等的强度差而产生的浮力使其产生加速度而上升或下降的程度4.隔声材料:是指把空气中传播的噪声隔绝、隔断、分离的一种材料、构件或结构。
5.聚合物的老化:聚合物在使用过程中,由于阳光、热、空气(氧和臭氧)等因素的作用而发生结构或组成的变化,从而引起各种性能的劣化6.自由水:亦称自由水。
以毛细作用的形式存在于粮粒内部间隙中的水。
具有普通水的性质，比较活泼，易于蒸发，能作为溶剂，在0℃易结冰，是粮食进行一切生化反应的介质。
7.沥青的塑性:指沥青在外力作用下发生变形而不被破坏的能力。
8.吸声系数:声波遇到壁面或其他障碍物时，一部分声能被反射，一部分声能被壁面或障碍物吸收转化为热能而消耗，还有少部分声能透射到另一侧，而某种材料或结构的吸声能力大小采用称为吸声系数。
9.绝热材料:绝热材料是指能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。
传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。
10.缩聚反应及缩聚物:具有双官能团的单体相互作用生成聚合物同时析出某些小分子化合物如水、氨、氯化氢等的反应叫缩聚反应。
其反应生成物称为缩聚物。
第1章 土木工程材料基本性质1
θ
σsl
(b)憎水性材料
σ sg − σ sl cos θ = σ lg
θ--润湿角(接触角)
土木工程材料
1、亲水性与憎水性
根据水与材料表面的润湿角 的大小， 根据水与材料表面的润湿角θ的大小，有：
亲水性 0≤θ≤ 90°时，材料表面可被水所湿润； 90° 材料表面可被水所湿润； 材料表面被水湿润，水可被材料所吸附； 材料表面被水湿润，水可被材料所吸附； 材料的这种性能称为亲水性，这种材料称为亲 材料的这种性能称为亲水性，这种材料称为亲 水性材料。 水性材料。 憎水性 90o＜ θ≤180o时，材料表面不可被水湿润； 材料表面不可被水湿润； 材料称为憎水性材料， 材料称为憎水性材料，这种性能称为材料的憎 水性。 水性。
土木工程材料
m ρ '0 = V '0
(3)堆积密度 (3)堆积密度
• 松堆积方式测得的堆积密度值要明显小于紧堆积时 的测定值。 的测定值。 • 工程中通常采用松散堆积密度，确定颗粒状材料的 工程中通常采用松散堆积密度， 堆放空间。 堆放空间。
土木工程材料
密度、 密度、表观密度和堆积密度测量方法
土木工程材料
(2)表观密度 (2)表观密度
• 表观密度的大小除取决于密度外，还与材料孔隙率 表观密度的大小除取决于密度外， 及孔隙的含水程度有关。 及孔隙的含水程度有关。 • 材料孔隙越多，表观密度越小； 材料孔隙越多，表观密度越小； • 当孔隙中含有水分时，其质量和体积均有所变 当孔隙中含有水分时， 因此在测定表观密度时，须注明含水情况， 化。因此在测定表观密度时，须注明含水情况， 没有特别标明时常指气干状态下的表观密度， 没有特别标明时常指气干状态下的表观密度， 在进行材料对比试验时， 在进行材料对比试验时，则以绝对干燥状态下 测得的表观密度值（干表观密度）为准。 测得的表观密度值（干表观密度）为准。 • 工程上可以利用表观密度推算材料用量，计算构件 工程上可以利用表观密度推算材料用量， 自重，确定材料的堆放空间。 自重，确定材料的堆放空间。
土木工程材料习题1
一、不定项选择题1、砖、瓦、砂、石、灰属于（）A 地方材料B 结构材料C 功能材料D 工程材料2、砖主可用于以下那些结构中（）A 墙体B 地基C 柱D 梁3、部分城市建筑物中已禁止使用的砖是（）A 粘土砖B 页岩砖C 粉煤灰砖D 炉渣砖4、日本研制的EER非烧结粘土砖的主要原料包括（）A 石灰B 土壤C 水泥D EER混合液5、评价瓦的等级有（）A 优等B 一等C 二等D 合格6、砂主要用于制备以下哪些材料（）A 砖B 混凝土C 砂浆D 瓦7、砖砌体中使用的砂粒直径应小于（）A 1.5 mmB 2 mmC 2.5 mmD 3 mm8、毛石可用于（）A 基础B 堤坝C 当土墙D 混凝土9、料石按表面平整度的分类中包含有（）A 毛料石B 粗料石C 细料石D 精料石10、色石渣可由以下哪些石材加工而成（）A 大理石B 白云石C 方解石D 花岗岩11、卵石的粒径大于（）A 4 mmB 5 mmC 6 mmD 7 mm12、无机胶凝材料根据硬化条件分类包含（）A 气硬性B 液硬性C 水硬性D 空硬性13、建筑石膏具有良好的（）A 防火性能B 耐水性能C 隔热性能D 吸音性能14、石灰石的主要成分是（）A 石灰B 生石灰C 碳酸钙D 碳酸氢钙15、在我国有数千年应用历史的石灰土的组成是（）A 石灰+粘土B 石灰+砂石C 石灰+粘土+砂石D 石灰+粘土+水泥16、钢筋按抗拉强度可分为（）个等级A 4B 5C 6D 717、影响木材强度的主要因素有（）A 含水率B 温度C 尺寸D 缺陷18、工程中应用最广的水泥是（）A 硅酸盐水泥B 铝酸盐水泥C 硫酸盐水泥D 磷酸盐水泥19、从水泥浆体形成水泥石所经历的过程是（）A 初凝、终凝B 凝结、硬化C 初凝、硬化D 初凝、凝结20、与普通混凝土相比、纤维增强混凝土提高了（）性能A 抗拉B 抗压C 抗裂D 抗振21、可用于制造砂浆的胶凝材料是（）A 石灰B 水泥C 沥青D 石膏22、在土木工程中可用作防水材料的是（）A 沥青B 玻璃C 陶瓷D 塑料23、以下材料中同时具有绝热和吸声功能的是（）A 软木板B 石棉C 泡沫塑料D 三夹板24、装饰效果的构成要素是（）A 质感B 线条C 图案D 色彩25、泰柏板属于（）A 软木板B 三夹板C 钢丝网水泥类夹芯板D 彩钢夹芯板26、属于绿色建材基本特征的有（）A 尽量使用天然资源B 采用低能耗、无污染的生产技术C 不损害人体健康D 可循环和回归使用二、是非判断题1、材料按功能课分为金属材料和非金属材料。
《土木工程概论》第2章 土木工程材料1
二、土木工程材料的性质
2、材料的基本力学性质 （4）材料的耐久性与环境协调性
土木工程材料的发展方向要求除具有良好的使用性能外，还须具有良好的环境 协调性能，即具有好的耐久性、低的环境负荷值和高的可循环再生率，强调环保绿 色建材。
四、砂、石子
石子
粒径大于5mm的岩石颗粒，分碎石和卵石。在混凝土组成材料中，石子 为粗骨料，常用作路桥工程、铁路工程的路基道碴等。
四、砂、石子
砂
砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，是土木工程的大宗材料。 根据粗细程度不停又有粗砂、中砂、细砂之分。土木工程常用的是中、粗砂。
四、砂、石子
砂
天然砂：由自然条件作用形成（主要为岩石风化），
四、砂、石子
砂
课后思考题 沙漠里的砂能否用于土木工程？
第二章 土木工程材料
《土木工程概论》
课前复习
1、土木工程有哪些性质，分别是什么意思？
课前复习
2、古代土木工程的时间范围，以及分为哪几个时期？
（新石器时代）—17世纪中叶 萌芽时期——形成时期——发达时期：
课前复习
3、以下哪项工程是近代土木工程典型代表？
A.埃及金字塔 B.圆明园 C.京杭大运河 D.三峡大坝
课前复习
4、现代土木工程有哪些特征？
工程功能化 城市立体化 交通高速化 工程设施大型化
学习 目标
1、掌握土木工程材料的分类和不同时期材料的应用情况。 2、能分辨和理解材料随时代变化发展的应用情况不断变化，对土 木工程常用材料有更多的认识，对以后详细学习材料计量计价打 基础。
土木工程材料
第一章土木工程材料的基本性质1、什么是材料的密度、表观密度、毛体积密度和堆积密度？答：密度是材料在绝对密实状态下单位体积的质量(p=m/v)；表观密度是材料在包含闭口空隙条件下单位体积的质量(p’=m/v’)；毛体积密度是材料在自然状态下单位体积的质量(p=m/v);堆积密度是指散粒状或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量(p0=m/v0)2、某石灰岩的密度为2.68g/cm3,孔隙率为1.5%，将该石灰岩破碎成碎石，岁时的堆积密度为1520Kg/m3。
求碎石的毛体积密度和间隙率答:毛体积密：P=(1-p0/p);p0=(1-P)·p间隙率：P0=(1-p0’/p0)【p0’为堆积密度；p0为毛体积密度；p为密度】4、、什么是亲水性材料和憎水性材料？答：当材料与水接触时，如果水可以在材料表面铺展开，即材料表面可以被水所湿润，则称材料具有亲水性，这种材料被成为亲水材料；若水不能在材料表面铺展开，即材料表面不能被水所湿润，则称材料具有憎水性，此种材料成为憎水材料。
5、隔热保温材料为什么要防止受潮？答：材料中含有水或冰时，因为水和冰的导热系数是空气的25倍和100倍，导热系数会急剧增加。
6、什么叫材料的耐久性和安全性？答：材料在使用过程中，抵抗各种内在或外部破坏因素的作用，保持其原有性能，不变质、不破坏的性质称为耐久性；材料的安全性是指材料在生产和使用的过程中是否对人类或环境造成危害的性能。
通常，人们是根据使用条件与要求在实验室进行快速实验，对材料的耐久性进行判断。
7、当建筑材料的孔隙率增大时，下表中的性质将如何变化？第二章无机胶凝材料1、胶凝材料按硬化条件如何分类？答：水硬化；非水硬化2、什么叫生石灰的熟化？生石灰熟化后为什么要“陈伏”？答：生石灰（CaO）与水反应生成氢氧化钙的过程，称为生石灰的熟化或消化；为了消除过火石灰的再次熟化产生膨胀而引起隆起和开裂（陈伏2周）3、试述建筑石膏（半水石膏）的特性、差别和用途答：特性：凝结硬化快；尺寸稳定，装饰性好；孔隙率高；防火性好；耐久性和抗冻性差；用途:室内粉刷；建筑石膏制品4、从硬化过程和硬化产物分析石灰和石膏性能的差别答：硬化过程：石灰的硬化包括干燥结和喝碳化：石膏：浆体变稠，二水石膏凝聚成晶体，逐渐长大、共生和交错生长；硬化产物：石灰：氢氧化钙晶体、碳酸钙；石膏：结晶结构网5、试述水玻璃的特性和用途答：特性：较高的粘结力、强度高、耐酸性好、耐碱性、抗渗性、耐水性差；用途：涂料、注浆材料、配置速凝防水剂、制备碱－矿渣水泥6、碳酸盐水泥的主要矿物成分有哪些？它们的水化特征如何？它们对水泥的性质有何影响？主要矿物成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙；水化特征及对水泥性质的影响：7、常用的硅酸盐系列水泥有哪些主要技术要求？这些要求有何工程意义？答：细度、凝结时间、体积安定性、强度及强度等级、水化热、碱含量；其性能直接影响工程质量8、试说明水泥体积安定性不良的原因。
土木工程材料试题1
土木工程材料材料的基本性质班级______________姓名_________________ 一、判断题1．玻璃体材料就是玻璃，并具有良好的化学稳定性。
( ) 2．多孔材料吸水后，其保温隔热效果变差。
( ) 3．材料的吸水率就是材料内含有的水的质量与材料干燥时质量之比。
( ) 4．材料的孔隙率越大，其抗渗性就越差。
( ) 5．耐久性好的材料，其强度必定高。
( ) 6．凡是含孔材料，其干表观密度均比其密度小。
( ) 7．无论在什么条件下，木材的平衡含水率始终为一定值。
( ) 8．材料受冻破坏，主要是材料粗大孔隙中的水分结冰所引起的。
( ) 9．承受冲击与振动荷载作用的结构需选择脆性材料。
( ) 10．新建的房屋感觉会冷些，尤其是在冬天。
( ) 二、单选题1．同一种材料的密度与表观密度差值较小，这种材料的( )。
A. 孔隙率较大吸音能力强 D. 强度高强度高保温隔热性较好 C. 吸音能力强孔隙率较大 B. 保温隔热性较好2．为了达到保温隔热的目的，在选择墙体材料时，要求( )。
A. 导热系数小，热容量小导热系数小，热容量大导热系数小，热容量小 B. 导热系数小，热容量大C. 导热系数大，热容量小导热系数大，热容量大导热系数大，热容量小 D. 导热系数大，热容量大3. 某一材料的下列指标中为固定值的是( )。
A．密度．导热系数．密度 B．表观密度．堆积密度 D．导热系数．表观密度 C．堆积密度4. 现有甲、乙两种材料，密度和表观密度相同，而甲的质量吸水率大于乙，则甲材料( )。
A．比较密实．导热性较低．耐水性较好 D．导热性较低．抗冻性较差 C．耐水性较好．比较密实 B．抗冻性较差5. 某材料100g，含水5g，放入水中又吸水8g后达到饱和状态，则该材料的吸水率可用( )计算。
计算。
A．8/100 B．8/95 C．13/100 D．13/95 6. 评定材料抵抗水的破坏能力的指标是( )。
A．抗渗等级．软化系数 D．抗冻等级．抗冻等级．渗透系数 C．软化系数．抗渗等级 B．渗透系数7. 孔隙率相等的同种材料，其导热系数在( )时变小。
第1章 土木工程材料的基本性质
(2) 砖浸水后强度下降
某地发生历史罕见的洪水。洪水退后，许 多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的 多孔的红砖，见下图。请分析原因。
原因分析：这些红砖没有烧透，砖
内开口孔隙率大，吸水率高。吸水
后，红砖强度下降，特别是当有水
进入砖内时，未烧透的粘土遇水分
散，强度下降更大，不能承受房屋
未烧透的的重红量，砖从而导致房屋倒塌。
保温层的目的是较少外界温度变化对住户的 影响，材料保温性能的主要描述指标为导热 系数和热容量，其中导热系数越小越好。观
A B 察两种材料的剖面，可见A材料为多孔结构， B材料为密实结构，多孔材料的导热系数较 小，适于作保温层材料。
7.其它性质
1 耐火性
耐火材料、难熔材料、易熔材料
2 耐燃性
韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。
1.2.4 材料的硬度和耐磨性（了解性内容）
1.硬度——抵抗外物压入或刻划的能力。 可采用：莫氏硬度（石料、陶瓷等）； 布氏、洛氏硬度（金属材料）。 特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。
2.耐磨性——材料表面抵抗磨损的能力。
（路面材料要求）
1.3 材料的耐久性
材料在各种环境因素作用下，在长期使用过程中 保持其性能稳定的性质。
5. 材料的抗冻性
——材料饱水状态下<，思能考经>：受孔多隙次率冻越融交替作用， 既不破坏，强度又不大显，著材降料低的的抗性冻质性。
抗冻等级：能经受冻融是否循越环差的？最大次数，
记为F50、F100、F200、F300 …
材料的孔隙包括开口孔隙和闭口孔隙两种，材料的孔 隙率则是开口孔隙率和闭口孔隙率之和。材料受冻融 破坏主要是因其孔隙中的水结冰所致。进入孔隙的水 越多，材料的抗冻性越差。水较难进入材料的闭口孔 隙中。若材料的孔隙主要是闭口孔隙，即使材料的孔 隙率大，进入材料内部的水分也不会很多。在这样的
土木工程材料
土木工程材料1.材料科学与物质结构基础知识1.1材料的组成化学组成：是指构成材料的化学元素及化合物的种类和数量。
化学组成是材料性质的基础，它对材料的性质起着决定性作用。
材料的化学组成决定着材料的化学稳定性、大气稳定性、耐火性等性质。
如化学组成决定了石膏、石灰易溶于水而耐水性差，而石灰石较稳定。
矿物组成：是指构成材料的矿物种类和数量。
矿物是指由地质作用形成的具有相对固定的化学组成和确定的内部结构的天然单质或化合物。
矿物必须是具有特定的化学组成和结晶结构的无机物。
复杂的矿物组成是决定建筑材料性质的主要因素。
如硅酸盐水泥中硅酸三钙含量高，硬化速度较快，强度较高。
1.2材料的微观结构及其对材料性质的影响材料的强度、硬度、弹塑性、熔点、导热性、导电性由微观结构所决定。
微观结构上，材料可分为晶体、玻璃体、胶体。
晶体：质点（离子、分子、原子）在空间上按特定的规则呈周期性排列时所形成的结构。
特点：1）特定的几何外形（质点按特定规则排列的外部表现）2）各向异性（结构特征在性能上的反映）3）固定的熔点和化学稳定性（晶体键能和质点处于最低能量状态所决定）4）结晶接触点和晶面是晶体结构破坏和变形的薄弱部位原子晶体：中性原子与共价键结合的晶体。
（石英）离子晶体：正负离子与离子键结合的晶体。
分子晶体：以分子间的范德华力即分子键结合的晶体。
（有机化合物）金属晶体：以金属阳离子为晶格，由自由电子与金属阳离子间的金属键结合的晶体。
（钢）晶体内部质点的相对密集程度和质点间的结合力，对晶体材料的性质有着重要的影响。
晶粒的大小对材料的性质也有重要影响。
晶粒愈细，分布越均匀，材料强度越高（钢材的热处理）玻璃体（无定形体或非晶体）：将熔融物质迅速冷却（急冷），使其内部质点来不及作有规则的排列就凝固所形成的物质结构。
玻璃体的结合键为共价键与离子键。
结构特征为质点在空间上呈非周期性排列。
玻璃体质点间的能量以内能的形式储存，具有化学不稳定性，即存在化学活性潜能。
土木工程材料有哪些
土木工程材料有哪些土木工程是指利用土木工程材料进行建筑、道路、桥梁等工程建设的学科。
土木工程材料是土木工程中不可或缺的重要组成部分，它们直接影响着工程的质量、耐久性和安全性。
在土木工程中，常用的材料包括水泥、混凝土、钢材、砖瓦、玻璃钢等。
下面将逐一介绍这些常用的土木工程材料。
1. 水泥。
水泥是一种粉状的无机胶凝材料，是混凝土中的主要成分之一。
水泥的主要成分是石灰石、粘土和铁矿石等原料，经过研磨、混合、煅烧等工艺制成。
水泥具有硬化速度快、强度高、耐久性好等特点，被广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程中。
2. 混凝土。
混凝土是一种由水泥、砂、石子等骨料混合而成的人工石材，是土木工程中最常用的建筑材料之一。
混凝土具有抗压强度高、耐久性好、施工方便等优点，被广泛用于各种建筑结构的构造中。
3. 钢材。
钢材是一种优良的结构材料，具有高强度、耐腐蚀、可塑性好等特点，被广泛应用于土木工程中的桥梁、钢结构等领域。
钢材的主要成分是铁、碳等元素，可以通过熔炼、轧制等工艺制成各种规格和形状的钢材。
4. 砖瓦。
砖瓦是一种常见的建筑材料，主要由黏土经过成型、干燥、烧制等工艺制成。
砖瓦具有质地坚硬、耐磨损、隔热隔音等特点，被广泛应用于建筑墙体、地面铺装等方面。
5. 玻璃钢。
玻璃钢是一种由玻璃纤维和树脂等材料复合而成的高强度、耐腐蚀的新型复合材料。
玻璃钢具有重量轻、耐腐蚀、绝缘性能好等特点，被广泛应用于化工、环保、建筑等领域。
除了上述常用的土木工程材料外，还有许多其他材料如木材、沥青、岩石等也被广泛应用于土木工程中。
随着科学技术的不断发展，新型的土木工程材料也在不断涌现，为土木工程的发展带来了新的机遇和挑战。
土木工程材料的选择和应用直接影响着工程的质量和性能，因此在工程设计和施工中需要根据实际情况选择合适的材料，并严格控制材料的质量，以确保工程的安全和可靠性。
土木工程材料(第4版)课件1
课程小论文
过道屋面混凝土剥落漏水分析
我家于广东江门市，5年前以水泥混凝土现场浇注了过道 屋面。竣工后不久，发现有不规则小裂纹。经过一年多，裂缝 逐步增多，增长，渗漏。此后，该混凝土部分已剥落，并露出 已锈蚀的钢材。结合课程学习分析该混凝土的寿命为何如此之 短。
首先，该混凝土的配制有问题。从剥落的混凝土可见，该 混凝土所用的石子粒径较均齐，级配不够合理。当时为现场搅 拌施工，水泥及用水量均较高，故完工后不久就出现较多的干 缩性的细裂纹。此外，混凝土上部未加防水层，在日晒雨淋作 用下，裂纹就扩展，有利于水的渗入，而水渗入导致了钢筋生 锈。钢筋生锈产生膨胀，又进一步扩展裂缝，破坏混凝土，这 样就形成了恶性循环。故其寿命仅短短几年。
（注：此为华南理工大学98级本科生陈懿懿学习《土木 工程材料》课程小论文摘要）
有机 材料
复合 材料
植物质材料
木材、竹材、植物纤维及其制品
高分子材料
Hale Waihona Puke 有机涂料、橡胶、胶粘剂、塑料
沥青材料
石油沥青、煤沥青、沥青制品
金属-非金属材料 钢纤维混凝土、钢筋混凝土等 无机非金属-有机材料 聚合物混凝土、沥青混凝土等
0.2 土木工程与材料的关系
0.2.1 材料是保证土木工程质量的基础
土木工程材料(1)
建材基本理论土木工程材料的分类土木工程材料的种类繁多，为了研究、使用和叙述上的方便，通常根据材料的组成、功能和用途分别加以分类。
（一）、按土木工程材料的使用性能分类通常分为承重结构材料、非承重结构材料及功能材料三大类。
1．承重结构材料。
主要指梁、板、柱、基础、墙体和其他受力构件所用的土木工程材料。
最常用的有钢材、混凝土、砖、砌块、墙板、楼板、屋面板和石材等。
2．非承重结构材料。
主要包括框架结构的填充墙、内隔墙和其他围护材料等等。
3．功能材料。
主要有防水材料、防火材料、装饰材料、保温材料、吸声（隔声）材料、采光材料、防腐材料等等。
（二）、按土木工程材料的使用部位分类按土木工程材料的使用部位通常分为结构材料、墙体材料、屋面材料、地面材料、饰面材料和基础材料等等。
（三）、按土木工程材料的化学组成分类根据土木工程材料的化学组成，通常可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类。
这三大类中又分别包含多种材料类别，见下表：建筑材料标准组成作为有关生产、设计应用、管理和研究等部门应共同遵循的依据，对于绝大多数常用的土木工程材料，均由专门的机构制订并颁布了相应的“技术标准”，对其质量、规格和验收方法等作了详尽而明确的规定。
在我国，技术标准分为四级：国家标准、部颁标准、地方标准和企业标准。
国家标准是由国家标准局发布的全国性的指导技术文件，其代号为GB；部颁标准也是全国性的指导技术文件，但它由各行业主管部门（或总局）发布，其代号按各部门名称而定。
如建材标准代号为JC，建工标准代号为JG，与建材相关的部颁标准还有交通标准（JT）、石油标准（SY）、化工标准（HG）、水电标准（SD）、冶金标准（YJ）等等；地方标准（DB）是地方主管部门发布的地方性指导技术文件；企业标准则仅适用于本企业，其代号为QB；凡没有制定国家标准、部颁标准的产品，均应制订相应的企业标准。
随着我国对外开放，常常还涉及到一些与土木工程材料关系密切的国际或外国标准，其中主要有国际标准（ISO）、美国材料试验协会标准（ASTM）、日本工业标准（JIS）、德国工业标准（DIN）、英国标准（BS）、法国标准（NF）等。
土木工程材料1-4章练习题
第一章土木工程材料的基本性质一、选择题1、孔隙率增大，材料的＿B＿降低。
A 密度B 表观密度C 憎水性D 抗冻性2、材料在水中吸收水分的性质称为＿A。
A 吸水性B 吸湿性C 耐水性D 渗透性3、材料的耐水性一般可用＿C＿来表示。
A 渗透系数B 抗冻性C 软化系数D 含水率4、弹性材料具有＿AD＿的特点。
A 无塑性变形B 不变形C 塑性变形小D 恒定的弹性模量5、材料的比强度是＿B＿。
A 两材料的强度比B 材料强度与其表观密度之比C 材料强度与其质量之比D 材料强度与其体积之比二、是非判断题1、某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特征，这类材料称为塑性材料。
F2、某材料含大量开口孔隙，直接用排水法测定其体积，该材料的质量与所测得的体积之比即为该材料的表观密度。
F3、材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。
T4、在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。
F5、材料的抗渗性与材料的开口孔隙率关系不大。
F6、材料的冻融破坏主要是由于材料的水结冰造成的。
T三、填空题1、材料的质量与其自然状态下的体积比称为材料的(表观密度)。
2、材料的吸湿性是指材料在＿空气中吸收水分＿的性质。
3、材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的＿冻融循环次数＿来表示。
4、水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为＿亲水性5、孔隙率越大，材料的导热系数越＿小＿，其材料的绝热性能越＿好＿。
四、名词解释1、密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
2、材料的空隙率指散粒状材料堆积体积（V）中，颗粒间空隙体积所占的百分率3、堆积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。
4、表观密度是指粉状或粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。
5、材料的弹性材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质。
五、计算题1、质量为3.4kg，容积为10L的容量筒装满绝干石子后的总质量为18.4kg。
土木工程材料课件(全)
强度小 质软 熔点高
导电性小
晶体结构（构造）
晶体的结构形式采用X射线衍射或 电子射线扫描等方法来确定。
在晶体内部，可细分为完全相等 单位的构造在三维空间重复着，如 右图所示。
立方晶体沿三个垂直方向有相同 的排列：a1=a2=a3,大部分金属和相 当数量的陶瓷材料是立方晶系的。 非立方晶体的重复排列沿三个坐标 轴方向不一样或者其三个晶轴间的 夹角不全等于900。自然界中共有7 种可能的晶系。这七种晶系的名称 和它们的几何特征列于下表。
(3)相组成
材料中具有相同的物理、力学性质的均匀部分称为 相.自然界中的物质有气相、液相、固相之分。材料 的相组成是指组成材料的相种类、数量及分布状况。 土木工程材料大多数是多相固体，可看成复合材料。
复合材料不同相之间存在界面，材料的性质与材料 的相组成和界面特性有密切关系。实际材料中，相 与相之间的这一过渡面是一个薄弱区，它的成分与 结构与其两侧的相都不相同，是不均匀的 ，可将其 作为“界面相”来处理。因此，通过改变和控制材 料的相组成，可改善和提高材料的技术性能。
物质内能与体积随 温度的变化而变化
玻璃体的特性
当玻璃组成一定时，Tg应该是一个随冷却速度 而变化的温度范围。低于Tg时的固体称为玻璃，而 高于此温度范围它就是熔体。因而玻璃体无固定的 熔点，而只有熔体←→玻璃体可逆转的温度范围。
常见的玻璃体有硅酸盐玻璃，如石英玻璃是将 熔化的二氧化硅（SiO2）经过急速冷却所得的产物。 这种熔融体冷却时形成较大的网状构造而使粘性增 大，在不产生规则整齐排列的SiO4晶体的情况下， 直接转变为非晶质固体，也可称为无定形晶体。玻 璃就属于这类非晶质固体，此外，还有合成树脂和 橡胶等。
4）固溶体
在离子相中也会产生置换 固溶体。在离子固溶体中，原 子和离子的大小是很重要的。 右图表示了一个简单的离子固 溶 体 的 例 子 。 在 此 MgO 结 构 （见右图）中，Mg2+离子被Fe2+ 所取代。由于两个离子的半径 分 别 为 0.066nm 和 0.074nm, 故 可以完全地取代。另一方面， Ca2+离子则不能用来取代Mg2+， 因 其 半 径 为 0.099nm ， 相 对 较
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土木工程材料模拟试题(一)
一、名词解释（每题2分，共12分）
1、憎水性材料
2、气硬性胶凝材料
3、混凝土强度保证率
4、建筑钢材的冲击韧性
5、时效敏感性
6、沥青混合料饱和度
二、判断题（对的划√，不对的划×，每题1分，共15分）
1、孔隙率大的材料，其耐水性不一定不好。
2、水玻璃硬化后耐水性好，因此可以涂刷在石膏制品的表面，以提高石膏制品的耐久性。
3、硅酸盐水泥不适用于有防腐要求的混凝土工程。
4、水泥的体积安定性不合格可以降低等级使用。
5、流动性大的混凝土比流动性小的混凝土强度高。
6、粉煤灰砌块的干缩较小。
7、砂子的级配决定总表面积的大小，粗细程度决定空隙率的大小。
8、 APP 改性沥青卷材不适合严寒地区建筑防水。
9、混凝土的强度平均值和标准差，都是说明混凝土质量的离散程度的。
10、当原材料一定，胶凝材料与砂子的比例一定，则砂浆的流动性主要取决于单位用水量。
11、烧结空心砖可以用于六层以下的承重墙。
12、寒冷地区应尽量选用脆性转变温度较高的建筑钢材。
13、钢结构设计时，对直接承受动荷载的结构应选用沸腾钢。
14、沥青用量越大，沥青混合料的抗剪强度也越高。
15、沥青混合料的稳定度表示其抵抗温度变形的能力。
三、填空题（每题1分，共25分）
1、石灰浆体碳化过程的化学方程式是。
2、常用的六大水泥包括，，，，，。
3、砂子的级配曲线表示 ____，细度模数表示 ____。
配制混凝土用砂一定要考虑 ____ 和 ____都符合要求。
4、混凝土拌合物坍落度的选择原则是：在不妨碍 ____、 ____并能保证的条件下，尽可能采用较 ____的坍落度。
5、钢筋经冷拉后，其屈服点 ____，塑性和韧性 ____，弹性模量 ____。
冷加工钢筋经时效后可进一步提高 ____强度。
6、烧结普通砖的抗风化性通常以其 ____、 ____及 ____等指标判别。
7、改性沥青卷材分为 ____和 ____二类。
8、混凝土配合比设计的二个方法是 ____和 ____。
四、问答题（共30分）
五、计算题（共18分）
1、某材料的密度为2.70g/cm3，干表观密度为1800Kg/m3，现将一重920g的该材料浸入水中，吸水饱和后取出称重为1020g，试求该材料的孔隙率、重量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。
（5分）
2、某混凝土配合比为 1∶2.43∶4.71 ， W/C ＝ 0.62 ，设混凝土表观密度为 2400 kg/ m 3 计，求各材料用量。
（6分）
3、假设混凝土抗压强度随龄期的对数而直线增长，已知1d强度不等于0，7d抗压强度为21MPa，14d抗压强度为26.0MPa，求28d强度为多少?（7分）
标准答案
一、名词解释（每题2分，共12分）
1、憎水性材料是指当水分子之间的内聚力大于水分子与材料表面分子之间的吸引力时，材料表面不会被水浸润，此种材料称为憎水性材料。
2、气硬性胶凝材料是指只能在空气中硬化，保持并继续发展其强度的胶凝材料。
3、混凝土强度保证率是指混凝土强度总体中大于设计的强度等级值的概率。
4、建筑钢材的冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。
5、时效敏感性是指因时效而导致钢材性能改变的程度的大小。
6、沥青混合料的高温稳定性是指在高温条件下，沥青混合料承受多次重复荷载作用而不发生过大的累积塑性变形的能力。
二、判断题（对的划√，不对的划×，每题1分，共15分）
1.√
2. ×
3. √
4. ×
5. ×
6. ×
7. ×
8. √
9. × 10. × 11. × 12. × 13. × 14. √15.×
三、填空题（每题1分，共25分）
1、CaO+H2O=Ca(OH)2，Ca(OH)2 +CO2 +H2O=CaCO3 +2H2O
2、硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰质水泥、普通硅酸盐水泥、复合水泥。
3、砂的颗粒级配，砂的粗细程度，颗粒级配，粗细程度
4、施工，密实成型，小
5、提高，降低，有所下降，屈服强度
6、抗冻性，吸水率，饱和系数，
7、弹性体改性沥青卷材，塑性体沥青卷材
8、假定表观密度法、体积法
四、问答题（共30分）
五、计算题（共18分）
1、解：孔隙率 P ＝(1 －ρ0/ρ)× 100 ％＝(1-1.8/2.7)× 100 ％ =33 ％；重量吸水率 mw＝(m水/m)× 100 ％
＝ [(1020-920)/920] × 100 ％ =11 ％；开口孔隙率＝ V开 /V0 =[ (1020-920)/(920/1.8) ] × 100 ％＝ 19.6 ％闭口孔隙率＝ 33 ％－ 19.6 ％＝ 13.4 ％
所以，该材料的孔隙率、重量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率分别为： 33 ％； 11 ％； 19.6 ％； 13.4 ％。
（5分）2、解：设水泥的质量为 CKg ，则 W ＝ 0.62CKg ； S ＝ 2.43CKg ； G ＝ 4.71CKg ；按假定表观密度法有： C+S+G+W= ρ0h
所以， C＋ 0.62C ＋ 2.43C ＋ 4.71C ＝ 2400
由上式可得： C= 274Kg ； W ＝ 170Kg ； S ＝ 666Kg ； G ＝ 1290Kg 。
所以，各种材料的用量
为： C= 274Kg ； W ＝ 170Kg ； S ＝ 666Kg ； G ＝ 1290Kg 。
（6分）
3、解：设混凝土n天的抗压强度为fn，龄期为n ，则 fn＝Algn ＋ B ①又有： f7 ＝ Alg7 ＋ B ② f14 ＝ Alg14＋ B ③由式②③得： A=16.61 ； B ＝ 6.96 ，
代入式①得： f28 ＝ 16.61lg28＋ 6.96 ＝ 31MPa （7分）。