最新02-1土木工程材料
土木工程概论—02土木工程材料
2.1 早期土木工程材料
2.1.5 灰
灰是指石灰和石膏。 2、石灰 石灰是土木工程界较早使用的矿物胶凝材料之一；
石灰石经高温煅烧后，碳酸钙将分解成为生石灰（氧化钙）；
生石灰加水消解成为消石灰（氢氧化钙）； 工程界一般使用的是消石灰。
2.1 早期土木工程材料
2.1.6 木材
木材是一种古老的工程材料。 木材的优点：轻质、高强、易于加工、有较好的弹性和韧 性、能承受冲击和振动作用、导电和导热性能低、木纹美
粒径大于5mm的颗粒）
2.1 早期土木工程材料
2.1.4 砂石
砂是混凝土和砂浆的主要组成材料之一，一般分天然砂和人工 砂两类。 天然砂（由自然条件作用而形成的粒径在5mm以下的岩石颗粒） 按产源分：山砂、河砂和海砂； 按粗细程度分：粗、中、细砂
2.1 早期土木工程材料
2.1.5 灰
灰是指石灰和石膏。 1、石膏 石膏具有如下特性： 建筑石膏加水拌制的浆体具有良好的可塑性； 建筑石膏的凝结速度快，加水几分钟后即可失去流动性， 30min产生强度； 凝结硬化时，体积不收缩，且有约1%的体积膨胀； 石膏制品的优点：轻质、新颖、美观和价廉等 缺点：但强度低、耐水性能差
钢筋与砼有相近的线膨胀系数 钢筋：c=1.2×10-5/ ℃ 砼：c=1.0×10-5 ~ 1.5×10-5/ ℃
砼可以保护钢筋不被锈蚀。
2.2 近代土木工程材料
4、钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土
预应力钢筋混凝土是指：
（1）构件受力前，在使用中受拉区预先施加预压应力； （2）构件受力后，预先施加预压应力首先将全部或部分抵消 使用荷载作用的拉应力，从而延缓构件的开裂； 特别适用于大跨结构
2.3.3 纤维混凝土 纤维混凝土：是在混凝土中加入合成材料纤维丝或钢纤维，是 由纤维和水泥基料（水泥石、砂浆或混凝土）组成的复合材料 的总称。所用纤维按其材料性质可分为：
土木工程材料总结
● 土木工程材料可分为广义土木工程材料和狭义土木工程材料。
广义：是指用于建筑工程中所有材料（1构成建筑物，构筑物的材料，如石灰，水泥2是施工过程中所需要的辅助材料，如脚手架，模板3是各种建筑器材，如消防设备，给水排水设备）。
狭义土木工程材料是直接构成土木工程实体的材料。
●土木工程材料分类：1.按化学成分，无机材料，有机材料和复合材料2.按使用功能，承重结构材料，非承重结构材料和功能材料。
● 土木工程与材料的关系：1.材料是保证土木工程质量的基础2.材料对土木工程造价的影响3.材料对土木建筑工程技术进步起促进作用●密度：是指材料在绝对密度状态下单位体积的质量。
V m /=ρ（v 材料在绝对密实状态下的体积） ● 表观密度：是指单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）材料的干质量，也称视密度。
0/0V m =ρ（V0材料在包含闭口孔隙条件下的体积（只含内部闭口孔，不含开口孔））●体积密度：是指材料在自然状态下单位体积(含开口，闭口孔隙）V m '='/ρ ●堆积密度：是指散粒状材料单位堆积体积（含开口，闭口）11/V m =ρ ● 孔隙率：是指材料中的孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率，以p 表示，V V V p '-'=/，密实度是与孔隙率相对应的概念，指材料体积内被固体物质充实的程度，用D 表示D=1—P●空隙率指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质空隙体积占堆积体积的百分率101/V V V p -=' ●吸水性:指材料在吸收水分的性质。
（材料吸水饱和时的含水率为吸水率，分质量吸水率和体积吸水率）材料含水后，自重增加，强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显体积膨胀。
● 吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，一含水率表示。
吸湿作用一般是可逆的，及材料可吸放空气中的水分。
● 耐水性指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质。
土木工程概论 第2章 土木工程材料
土木工程概论
Wh
mh m
m
100%
Wh —材料在吸湿状态下的重量，g； mh —材料的含水率，％；
m —材料在干燥状态下的重量，g。
在一定的温度和湿度条件下，材料中所含水分与周围 空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。
土木工程概论
（2）吸水性 材料在水中(通过毛细孔隙)吸收水分的性质称为吸水性。土木工 程材料吸水性的大小一般用质量吸水率表示。质量吸水率是指材料 吸水饱和时，其内部吸收水分的质量占干材料质量的百分率。 计算公式：
m V
式中 ——材料的表观密度，kg/m3或g/cm3；
m ——材料的质量（干燥至恒重，kg或g）；
V0——材料在自然状态下的体积或表观体积（m3或cm3）。
土木工程概论
自然状态下的体积：包括材料实体体积和内部孔隙（闭口和开口 ）体积的外观几何形状的体积。
测定方法：材料在包含孔隙条件下的体积可采用排液置换法或水 中称重法测量。
土木工程概论
1.按组成物质和化学成份分类 土木工程材料按基本成分分类，分为金属材料和非金属材料 两大类，金属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属，非 金属材料按其化学成分分为有机材料和无机材料。工程中常 见的材料按组成物质和化学成份分类见表。
土木工程概论
土木工程概论
2.按功能分类 土木工程材料按功能分类，可分为结构材料（承受荷载作用 的材料，如基础、柱、梁所用的材料）和功能材料（具有其 他功能的材料，如起围护作用的材料、起防水作用的材料、 起装饰作用的材料、起保温隔热作用的材料等）。
m
V
式中 ：——材料的密度（g/cm3）； m——材料的质量（干燥至恒重，g）； V——材料在绝对密实状态下的体积（cm3）。
《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
第二章土木工程材料土木工程材料主要有：水泥、砂、石、砂浆、混凝土、钢筋、防水材料、装饰材料等。
一、常用的土木工程材料（一）砖、瓦、砂、石（二）水泥、石灰、砂浆、混凝土（三）木材、钢材和钢筋混凝土（四）防水保温材料（一）砖、瓦、砂、石1．砖：是一种常用的砌筑材料，在混合结构房屋中作承重构件墙体，在框架结构中作为围护墙体。
1）按生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；2）按所用原材料分为普通粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等； 3）按有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖等。
其特点是：原料容易取得，生产工艺简单，价格低，体积小，便于组合。
但传统的粘土砖毁田取土量大、能耗高、砖自重大，施工生产中劳动强度大、工效低。
有逐步改革并用新型材料取代的必要。
我国已有近200个城市禁止在建筑物中使用粘土砖。
普通粘土砖：以粘土为主要原料，经过成型、干燥、高温、焙烧制成。
普通粘土砖的标准尺度为240×115×53mm，砌筑时砂浆灰缝厚度为10mm。
普通粘土砖以其抗压强度为主要标准划分强度等级，分为：MU7.5，MU10，MU15，MU20，MU25，MU30。
常用等级为MU7.5和MU10。
非烧结砖是利用不适合种田的山泥、废土、砂等，加入少量水泥或石灰作固结剂及微量外加剂和适量水混合搅拌压制成型，自然养护或蒸养一定时间即成。
是一种有发展前途的新型材料。
2．瓦：属屋面围护材料，要求利于防排水，自重轻，密实度高。
常见的有：（1）粘土瓦：由粘土浇制成胚（成型），干燥，高温焙烧而成。
有青瓦和红瓦。
形状有平瓦和脊瓦（用于屋脊处）。
常见尺寸为400×230×20mm。
每平方米约15块左右。
自重按0.55kN/m2考虑。
（2）水泥瓦：利用水泥和砂拌和，压成瓦胚成型，后经蒸汽养护硬结而成。
分为平瓦和脊瓦（用于屋脊处）。
常见尺寸287×38×15，每平方米铺15块。
水泥瓦的密实度和防水效果均较粘土瓦好，且不用粘土。
土木工程材料0201
Stonehenge
8/13/2020
Architect unknown Location Salisbury, England
Date -2750 to -1500 Building Type temple, observatory Construction System stone
Climate temperate Context rural plain
Climate desert Context rural
Style Ancient Egyptian Notes "Pyramid of Cheops" or "Khufu's Pyramid", near Cairo,
基本情况介绍
▪ 课程的性质和目的
• 《土木工程材料》是土木工程、建筑学、工程管 理等专业的专业基础必修课。
• 通过本课程的学习，使学生牢固掌握土木工程材 料的理论基础知识，并为后续专业课程和毕业后 从事专业技术工作时能够合理选择和使用土木工 程材料打下基础。
• 本课程的目的是使学生获得有关土木工程材料的 性质与应用的基础知识及必要的基础理论。
Ancient Egyptian Architecture
8/13/2020
土木工程材料 北京交通大学土建学院 潘 雨 ypan@
Architect unknown Location El Giza, Egypt
Date -2600 to -2480 Building Type pyramid tomb, monument Construction System bearing masonry (cut stone)
土木工程材料的分类
土木工程材料
土木工程材料pdf
土木工程材料
土木工程材料是指在建筑、道路、桥梁、隧道、水利工程等土木工程中使用的各种材料。
常见的土木工程材料包括：
1. 水泥和混凝土：水泥是一种无机胶凝材料，可以与水反应形成胶结物，用于制备混凝土。
混凝土是一种由水泥、骨料和水混合而成的复合材料，具有高强度、耐久性和可塑性等优点，广泛应用于土木工程中。
2. 钢材：钢材是一种高强度、耐腐蚀和可塑性好的材料，常用于桥梁、高层建筑、隧道等工程中。
3. 砖和石材：砖和石材是一种传统的建筑材料，常用于建筑墙体、地面和装饰等方面。
4. 塑料和橡胶：塑料和橡胶是一种轻质、耐腐蚀和可塑性好的材料，常用于管道、防水层、绝缘材料等方面。
5. 沥青和沥青混合料：沥青是一种石油产品，常用于制备防水层、路面材料等方面。
沥青混合料是一种由沥青、砂石和其他添加剂混合而成的路面材料，具有良好的耐久性和抗裂性能。
6. 木材：木材是一种天然材料，常用于建筑结构、装饰和家具等方面。
除了上述材料外，还有许多其他的土木工程材料，如玻璃、陶瓷、复合材料等，它们在建筑、道路、桥梁、水利等
工程中都有广泛应用。
选择合适的土木工程材料可以提高工程的质量、安全性和耐久性。
土木工程材料
4
道路桥梁的设计和施工需要遵循一定 的规范和标准，以确保质量和安全
水利工程
混凝土：用于大坝、水闸、桥梁等结构 砂石：用于填筑堤坝、护坡等 水工金属材料：用于闸门、管道等结构 水工塑料：用于管道、阀门等结构 水工玻璃：用于管道、阀门等结构
钢筋：用于钢筋混凝土结构，提高抗拉强度 土工合成材料：用于防渗、排水、加固等 水工涂料：用于防腐、防水等 水工橡胶：用于密封、减震等 水工陶瓷：用于耐磨、耐腐蚀等结构
土木工程材料
演讲人
目录
01. 土木工程材料的分类 02. 土木工程材料的性能 03. 土木工程材料的应用 04. 土木工程材料的发展趋势
1 土木工程材料的分类
水泥
01 水泥是一种重要的土木工程 材料，广泛应用于建筑、道 路、桥梁等工程领域。
02 水泥的主要成分是硅酸盐， 包括硅酸钙、硅酸镁等。
混凝土的强度、耐 久性和抗腐蚀性等 性能与其组成成分 和配比密切相关。
混凝土的分类包括 普通混凝土、特种 混凝土和装饰混凝 土等，不同种类的 混凝土具有不同的 性能和适用范围。
钢材
01
钢材的分类：碳素钢、
合金钢、不锈钢等
02
碳素钢：碳含量较低，
强度和韧性较好
03
合金钢：碳含量较高，
强度和韧性较好，耐
03 水泥的生产过程包括原料制 备、烧结、粉磨等步骤。
04 水泥的种类繁多，包括普通 硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水 泥、火山灰硅酸盐水泥等。
混凝土
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
混凝土是一种常见 的土木工程材料， 广泛应用于建筑、 桥梁、道路等工程 领域。
混凝土的主要成分 包括水泥、砂、石 和水，通过搅拌、 成型和养护等工艺 制成。
土木工程概论第02章土木工程材料
二、石膏
概念：石膏的主要成分是硫酸钙。
特点：建筑石膏中含有许多自由水蒸发后留下的孔隙，故其表面密度小
、绝热性好、吸声性强，但这也使其具有强度较低、吸水率较大、抗渗性和 抗冻性差等缺点。
用途：建筑石膏除可用作室内抹灰、粉刷、水泥原料中的缓凝剂和激发
状，涂布后能够在结构物表面形成无接缝的完整防水膜的材料。 防水涂料适合于各种复杂、不规则部位的防水，可以采用冷施工 ，从而大大改善了劳动条件，施工方便、快捷。
二、 保温隔热材料 概念：保温隔热材料也称为绝热材料，主要用于建筑工程的
墙壁、屋面保温、热力管道保温、制冷工程隔热等。
建筑保温隔热材料按材质可分为：无机保温隔热材料和有机保
普通硅酸盐水泥：
由硅酸盐水泥熟料、6%～20%混合材料、适量石膏磨细而制成的水 硬性胶凝材料。其矿物组成成分和基本性能与硅酸盐水泥接近，是土 木工程中应用最广泛的水泥品种。
其它品种水泥：
有特殊需要的水泥，如道路硅酸盐水泥、中低热水泥、快硬硅酸 盐水泥、白色硅酸盐水泥与彩色硅酸盐水泥等。
四、沥青及其它胶凝材料
分类：按照生产工艺不同可分为烧结砖和非烧结砖。
烧结砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过 焙烧而成的长方体块体。非烧结砖不需要焙烧，一般是以硅质材 料（如粉砂、粉煤灰）和钙质材料（如石灰、石膏）为主要原料 ，加入少量水泥或石灰作固结剂，再加入微量外加剂和适量水混 合搅拌压制成型，经自然养护或蒸养一定时间即成的块体材料。
2.5 木材
概念：
木材具有轻质高强、弹性和韧性好、耐冲击、导热性低、装 饰性强等优点，是土木工程的常用材料。
分类：木材加工后的材种可分为原木、原条、板方材、
土木工程材料大全
1
无机材料
包括水泥、砂石、陶瓷、玻璃等无机结构材料,在工程建设中广泛应用。这些材料具有耐久性好、抗压强度高的特点。
2
金属材料
如钢材、铝材等,它们强度高、韧性好,是重要的支撑材料。合理选用可以提高结构的承载能力和使用寿命。
3
有机材料
包括木材、塑料、沥青等,在工程中扮演各种功能性角色,如装饰、防水、保温等。这些材料通常加工性好、可塑性强。
细骨料特性
细骨料如天然河砂具有表面光滑、颗粒均匀、洁净度高等特点,适用于高等级混凝土。人工砂则强度较高。
粗骨料特性
粗骨料如碎石具有较高的抗压强度和耐磨性,适用于高负荷工程。不同矿源的碎石性能也有差异。
钢材的种类和性能
种类丰富
钢材包括碳钢、合金钢、不锈钢等多种类型,可满足各种工程需求。
高强度
钢材具有卓越的抗拉强度和抗压强度,是建筑主体结构的主要材料。
土木工程材料概述
土木工程材料是指在各类土木工程建设过程中使用的各种材料,包括水泥、砂石、钢材、木材、塑料等。这些材料的性能和特点直接影响到工程的质量和安全。了解土木工程材料的种类、性能特点和适用范围,对于选择合适的材料、确保工程质量和降低成本等都具有重要意义。
by hdoas hja
常见土木工程材料分类
通过适当的外加剂调控,可获得优异的流动性、泵送性和成型性,施工快捷高效。
低渗透性
密实的混凝土结构阻碍了水分和有害物质的渗透,大幅提高了抗渗透性能。
耐腐蚀
合理选用不同性能的钢材,可提高结构的抗腐蚀性和使用寿命。
易加工
钢材可以通过切割、焊接等方式方便地进行加工成型。施工灵活性强。
木材的种类和特性
天然木材
包括松木、橡木、柏木等,具有天然纹理和色泽,广泛应用于建筑装修和家具制作。这些木材耐磨性好,加工性佳。
第二章土木工程材料土木工程概论课件
2.1 传统土木工程材料 2.2 近代土木工程材料 2.3 现代土木工程材料
土木工程材料
任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、 港口、码头、矿井、隧道等）都是用材料按一定的要求 打造成的，土木工程中所使用的各种材料都统称为土木 工程材料。
长期以来人类一直在从事着土木工程材料的各类 研究工作，并不断开发新的材料。几乎世界上的各种材 料都可用作土木工程材料。
1、型材 主要有角钢、工字钢、槽钢、方钢、吊车轨道、金
属门窗、钢板桩型钢等。
槽钢 工字钢
钢 管
角钢 H型钢
2.2.1 钢材
2、板材 主要指钢结构用钢，建筑结构中主要采用中厚板与
薄板。 3、管材
主要用于桁架、塔桅等钢结构中。 4、金属制品
土木工程中主要使用的产品有钢丝、钢丝绳以及预 应力钢丝及钢绞线。
料以及其他活性材料为主要组分的水泥。
2.2.3 混凝土
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、混凝土 简写砼，是当代最主要的土木工程材料之一。混凝
土是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振
捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。
二、发展历史
1824年Aspdin发明了波特兰水 泥（硅酸盐水泥），以水泥作为胶 凝材料的混凝土开始问世
人工砂是由岩石轧碎而成，
由于成本高、片状及粉状物多， 一般不用。
黄砂
砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的 平均粗细程度。通常有粗砂、中砂、细砂之分。
2.1.5 灰
灰是指石灰和石膏。 石灰和石膏是无机胶凝材料。
2.1.6 木材
木材的主要性质：
木材的性质包括物理性质和 力学性质，如含水率、热胀干缩、 密度、强度(抗拉、抗压、抗弯 和抗剪等四种强度)，其中抗拉、 抗压、抗剪强度又有顺纹和横纹 之分。顺纹和横纹强度有很大的 差别。
土木工程概论第2章-土木工程材料课件
煅烧，碳酸钙分解成为生石灰。 碳酸钙在土木工程中的用途有：
1）制作石灰乳涂料 2）配制砂浆 3）拌制石灰土和三合土 4）生产硅酸盐制品
石膏板 石灰
第二章 土木工程材料
2.2.2 钢材
土木工程中应用量最大的金属材料是钢材，广泛应用各种结构工程中。 钢材均匀致密、抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度都很高，有一定的塑性 和很好的韧性。 建筑钢材的产品种类一般分为型材、板材、管材和金属制品四类。
木材的性质包括物理性质和力学性质，如含水量、 热胀冷缩、密度、强度。其中，抗拉、抗压、抗剪强 度又有顺纹和横纹之分。顺纹和横纹强度有很大的差 别。
影响木材强度的主要因素为含水量（一般含水量 高，强度降低），温度（温度高，强度降低），荷载 作用时间（持续荷载时间长，强度下降）及木材的缺 陷（木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等）。
如 GRC(Glass Reinforced Concrete) 网 架 屋 面 板 、 FRC(Fiber Reinforced Concrete)壁板、泡沫塑料壁板、玻璃幕墙等。 （2）功能材料
如钢化玻璃、中空玻璃、变色玻璃及泡沫聚氯酯保温板、泰柏板 等。 （3）装饰材料
第二章 土木工程材料
2.新型路桥材料
（1）水泥混凝土材料 显著发展有：1）碾压混凝土；2）混凝土嵌挤块；3）轻 混凝土；4）高强度混凝土；5）纤维增强混凝土；6）聚合物 浸渍混凝土
（2）沥青混凝土材料 改性沥青的研究方向主要有以下几方面： １）寻找更适合炼制道路沥青的油源 ２）制定更适用的道路沥青标准 ３）改性沥青的研制，主要是开发多种改性剂 ４）其他沥青外掺剂的研究，包括再生剂、抗剥离剂、抗 冻剂及沥青混合料增强纤维 ５）研制泡沫沥青
土木工程材料
土木工程材料土木工程作为一门涉及广泛的学科，其核心之一便是对材料的运用。
从古代的土石木结构到现代的钢铁混凝土高楼大厦，土木工程材料的发展不仅推动了工程技术的进步，也极大地影响了人类社会的生活方式。
本文将介绍几种常见的土木工程材料，以及它们在工程中的应用。
1. 混凝土混凝土是由水泥、细骨料（如砂）、粗骨料（如碎石）和水混合而成的一种复合材料。
通过添加不同的添加剂，可以调整混凝土的性能，如提高抗压强度、缩短固化时间等。
混凝土因其良好的塑性和硬化后的高强度，成为现代建筑和桥梁建设中不可或缺的材料。
2. 钢材钢材以其优异的强度和韧性，在土木工程中扮演着重要角色。
常用的建筑用钢包括钢筋、型钢、钢板等。
钢材主要用于承受拉力和压力，是高层建筑和大跨度桥梁的主要支撑材料。
3. 砖石材料砖石材料是一种传统的建筑材料，包括各种烧制的砖块和天然石材。
这类材料具有良好的耐久性和保温隔热性能，适用于墙体、地面和装饰性结构的建造。
随着技术的发展，新型轻质砖块和人造石材也被广泛应用于现代建筑工程中。
4. 木材木材作为一种可再生资源，在土木工程中的应用历史悠久。
木材具有质轻、强度高、易于加工等特点，常用于房屋建筑、桥梁及临时结构物的建设。
同时，木材也是重要的环保建材，对于促进可持续发展具有重要意义。
5. 合成材料随着科技的发展，合成材料如塑料、合成橡胶等也开始在土木工程中得到应用。
这些材料具有良好的防水、防腐特性，可用于管道、密封材料等领域。
此外，高性能纤维增强材料如碳纤维、玻璃纤维等也在一些特殊工程中发挥着重要作用。
结语土木工程材料的不断创新和发展，为工程建设提供了更多的选择和可能性。
合理选用材料，不仅可以提高工程的质量与安全，还可以有效降低工程成本，促进资源的节约和环境的保护。
未来，随着新材料技术的不断进步，土木工程材料的应用将更加广泛，对推动土木工程领域的发展起到关键作用。
土木工程材料土木工程材料2
6.1 渗透系数
材料的渗透系数可通过下式计算:
K Qd AtH
材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。
6.2 抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料
5、抗冻性 材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内
冻结成冰，体积膨涨所产生的冻胀压力造成材料的内应力， 会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破 坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。
抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融 循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。
抗冻性以试件在冻融后的质量损失、外形变化或强 度降低不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表 示，或称为抗冻等级。
3、材料的吸湿性 材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的
性质。干燥的材料处在较潮湿的空气中时，便会吸收 空气中的水分；而当较潮湿的材料处在较干燥的空气 中时，便会向空气中放出水分。
前者是材料的吸湿过程，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ者是材料的干燥过程。 由此可见，在空气中，某一材料的含水多少是随空气 的湿度变化的。
材料在任一条件下含水的多少称为材料的含水率，并以
土木工程材料的基本性质，是指材料处于不同的 使用条件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、 共有的性质。因为土木建筑材料所处建（构）筑物的 部位不同、使用环境不同、人们对材料的使用功能要 求不同，所起的作用就不同，要求的性质也就有所不 同。
第一节材料的组成与结构
1、材料的组成 1.1 化学组成
无机非金属建筑材料的化学组成以各种氧化物含量 来表示。
2.2 体积吸水率
现代土木工程 土木工程材料
人造集料：煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等
粗集料：粒径大于5 mm（以圆孔筛计）、粒径大 于2.36mm（以方孔筛计） 细集料：粒径小于5 mm（以圆孔筛计）、粒径小 于2.36mm（以方孔筛计）
2.2.6 木材
类型：圆材、方材、 条材、板材等。
属于各向异性材 料，要注意顺纹和 横纹方向的强度差 异很大。
应用：碳纤维成品在土木工程中应用主要有纤维布、 纤维板、棒材、型材、短纤维等，广泛用于钢筋混凝 土结构的梁、板、柱和构架的节点加固，古建筑物或 砌体结构的维修加固、恢复和提高结构的承载能力和 抗裂性能。
桥梁碳纤维加固
(4). 玻璃纤维增强塑料——玻璃钢
以玻璃纤维或其制品作为增强材料，以合成树脂 作为基体材料的一种增强塑料，称为玻璃纤维增强塑 料（玻璃钢）。
优点：结构自重小、制作容易、架设简便、工期快、 造价便宜。 缺点：易燃、易腐朽、结构变形较大等。
2.3 近代土木工程材料
2.3.1 钢材
土木工程中应用量最大的金属材料。
按材质分
按用于不同 的工程结构 分
普通碳素结构钢 低合金结构钢 钢结构用钢：各种型钢、钢板、钢管等 钢筋混凝土工程用钢：各种钢筋和钢丝等
优点：轻质、高强、绝缘、防腐、保温、隔音、易加 工。
应用：可以替代部分金属和塑料，广泛应用于各种小 型汽艇、救生艇、游艇，以及汽车制造业等。
玻璃钢外壳
玻璃钢透明瓦
玻璃钢椅子
2.4.5 土工合成材料
土木工程应用的合成材料的总称。
土工织物
有纺（织造）土工织物 无纺（非织造）土工织物
土工膜
土工特种 材料
建筑结构的三次飞跃分别是砖瓦的出现、混凝土的兴起、 钢材的大量应用。
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胡夫金字塔（2000-3000 BC) ，高146.59m, 底部 232m232m，用230多万块、每块重2.5T的岩石砌成。
万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆
二、传统土木工程材料
早期使用土木工程材料主要有： 砖、瓦、石、灰、木材等。
至今仍在土木工程材料中占有主要地位。
1砖
砖是一种常用的砌筑材料。 砖瓦的生产和使用在我国历史悠久，有“秦砖汉瓦” 之称。 制砖的原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低， 体积小，便于组合，所以至今仍然广泛的用于墙体、 基础、柱等砌体建筑中。
石灰在土木建筑工程中的应用： (1)配制水泥石灰混合砂浆、石灰砂浆等； (2)拌制灰土或三合土； (3)生产硅酸盐制品。
（2）石膏
石膏是以水合硫酸钙CaSO4·2H2O为主要成分的矿物，当 石膏中含有的结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。
根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为： 1、无水石膏（ＣaSO4） 2、天然石膏（ＣaSO4·2H2O） 3、建筑石膏 （ＣaSO4·1/2 H2O）
氧化钙（CaO），又称为建筑石灰； 熟石灰：工地上使用生石灰时，都要进行熟化过程。
即将生石灰加水进行水化，使之消解为熟石灰氢氧化钙（ Ca(OH成的石灰砂浆突出的优点是具有良好的可塑 性；在水泥砂浆中掺入石灰浆，可塑性显著提高； （2）石灰不宜在潮湿的环境下使用，也不宜单独用于建筑 物的基础； （3）常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰； （4）贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久， 储存和运输生石灰时还要注意安全。
1911年建造的清华学堂，感觉柔和，更容易使人接近。
按生产工艺：烧结砖、非烧结转； 按所用材料：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖等； 依生产形状：实心砖、多孔砖、空心砖等。
粉煤灰（左）和普通（右）烧 结多孔砖
烧结空心砖
生产粘土砖毁田取土量大、能耗高、砖自重大，生产中劳动强度 高、功效低。
近年来国内外都在研制非烧结砖。非烧结粘土砖是利用不适合种 田的山泥、废土、砂等，加人少量水泥或石灰作固结剂及微量外 加剂和适量水混合搅拌压制成型，自然养护或蒸养一定时间即成。
将白水泥和白色石子及适量耐碱颜料，加水拌合后浇注， 经打磨、修补、抛光而成。 （3）装饰混凝土 在混凝土预制或现浇的同时，完成自身的饰面处理的产物。
欧洲最大的皇宫—法国凡尔赛宫，宫殿中建筑物的墙体以及外部的 地面全部使用石块建成
4 砂石
砂是组成混凝土和砂浆的最主要组成材料之一，是土木工程的 大宗材料。 砂一般分为天然砂和人工砂两类。由自然条件作用(主要是岩石 风化)而形成的，粒径在5 mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。 粒径大于5mm的的岩石颗粒，称为碎石或碎卵石。
（3）复合材料 金属与非金属复合—钢筋混凝土、 钢纤维混凝土 有机与无机复合—玻璃钢、沥青混凝土、 聚合物混凝土
按用途分类 结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土 防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、聚乙烯胶泥 饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、彩色混凝土 吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、膨胀珍珠岩 绝热材料: 塑料、橡胶、泡沫混凝土
土木工程材料的分类
按化学成分分类
（1）无机材料
金属材料：
黑色金属材料——钢、铁 有色金属材料——铝、铜、 合金
非金属材料：
天然石材——大理石、花岗石 陶瓷和玻璃——砖、瓦、卫生陶瓷、 玻璃 无机胶凝材料——石灰、石膏、水玻璃 砂浆、混凝土——水泥、砂浆、混凝土
（2）有机材料 木材、沥青、塑料、涂料、油漆
❖建筑石膏用途： 室内粉刷涂料；石膏板、 装饰制品；石膏雕塑等。
6 木材
木材是一种古老的工程材料。由于具有一些独特的优点， 当今木材仍然在工程中占主要地位。 木材在大气环境下性能稳定，不易变质，许多木造建筑 物可使用上千年。作落在杭州钱塘江湖畔的六合塔，至 今已有1000多年的历史了。
杭 州 六 合 塔
02-1土木工程材料
一、前言
土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料 或建筑材料。
土木工程材料直接影响建筑物或构筑物的性能、功能、 寿命和经济成本，从而影响人类生活空间的安全性、 方便性、舒适性。
土木工程材料的作用主要应从三方面认识： (1)材料对保证工程质量的作用； (2)材料对工程造价的影响； (3)材料对工程技术进步的促进。
建筑材料的发展-随生产力发展而发展
石器、铁器时代——石材、大砖、石灰砂浆、石膏 金字塔（2000-3000 BC) 万里长城 （200 BC)
18世纪中叶——钢材、水泥 19世纪——钢筋混凝土（1890-1892） 20世纪——预应力混凝土、高分子材料 21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材
❖建筑石膏是将天然石膏（生石膏）加热至107～170℃的温 度条件下煅烧脱水成为半水石膏（熟石膏），然后把半水 石膏磨细而制成的白色粉末。
❖建筑石膏凝结硬化过程是半水石膏与水发生水化反应。
❖建筑石膏特点： （1）凝结速度快，早期强度高； （2）硬化初期不出现收缩和干燥裂缝，略有膨胀且不开裂； （3）具有抗火性； （4）耐水性差。
2瓦
按所用材料： 粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、 玻璃钢瓦等；
依生产形状：平瓦、波形瓦。
粘土瓦
水泥瓦
钢丝网石棉水泥小 波瓦
玻璃钢瓦
3石
天然石材 （1）花岗岩
硬石材，用于外墙饰面。 （2）大理石
硬度不大，对风化抵抗较弱，用于室内。
人造石材 （1）仿大理石饰面石膏板
以石膏为主要原料，经压制、磨光而成的人造大理石。 （2）水磨石饰面板
❖ 树木分为针叶树和阔叶树两大类。 ❖ 针叶树的树干通直而高大，纹理平顺，材质均匀，
砂石材料按形状分类： 1）块状石料：简称石料，如块石、片石等。 2）粒状石料：简称集料，集料又按大小分为： 粗集料：如碎石、卵石 细集料：如砂、石屑
砂石材料按来源分类： 1）天然石料 2）人工轧制的集料 3）工业冶金矿渣
砂石料生产流程
5 灰：石灰和石膏
（1）石灰
石灰石: 主要成分为碳酸钙（CaCO3）； 生石灰：以石灰石为原料经过煅烧而成的，其主要成分为