第3章 水泥 清华版土木工程材料
清华大学《工程材料》第5版教材简介
清华大学《工程材料》第5版教材简介《工程材料》第5版教材由清华大学材料学院朱张校教授、姚可夫教授主编，清华大学出版社出版。
《工程材料》第5版教材目录如下：绪论0.1中华民族对材料发展的重大贡献0.2材料的结合键0.3工程材料的分类第1章材料的结构与性能特点1.1金属材料的结构与组织1.2金属材料的性能特点1.3高分子材料的结构与性能特点1.4陶瓷材料的结构与性能特点第2章金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶2.2合金的结晶2.3金属的塑性加工2.4钢的热处理2.5钢的合金化2.6表面技术第3章金属材料3.1碳钢3.2合金钢3.3铸钢与铸铁3.4有色金属及其合金第4章高分子材料4.1工程塑料4.2合成纤维4.3合成橡胶第5章陶瓷材料5.1普通陶瓷5.2特种陶瓷第6章复合材料6.1复合材料的复合原则6.2复合材料的性能特点6.3非金属基复合材料6.4金属基复合材料第7章功能材料及新材料7.1电功能材料7.2磁功能材料7.3热功能材料7.4光功能材料7.5隐形材料及智能材料7.6纳米材料第8章零件失效分析与选材原则8.1机械零件的失效8.2机械零件失效分析8.3机械零件选材原则第9章典型工件的选材及工艺路线设计9.1齿轮选材9.2轴类零件选材9.3弹簧选材9.4刃具选材第10章工程材料的应用10.1汽车用材10.2机床用材10.3仪器仪表用材10.4热能设备用材10.5化工设备用材10.6航空航天器用材附录1金属材料室温拉伸试验方法新、旧国家标准性能名称和符号对照表附录2金属热处理工艺的分类及代号(摘自GB/T 12603—2005) 附录3常用钢的临界点附录4钢铁及合金牌号统一数字代号体系(摘自GB/T 17616—1998)附录5国内外常用钢号对照表附录6常用铝及铝合金状态代号与说明(摘编自GB/T 16475—2008)附录7若干物理量单位换算表附录8工程材料常用词汇中英文对照表参考文献本教材有以下特点：（1）体系科学合理，内容丰富新颖，实例丰富。
土木工程材料题库及答案
《土木工程材料》课程题库及参考答案2015.6.18绪论部分一、名词解释1、产品标准2、工程建设标准参考答案：1、产品标准：是为保证产品的适用性，对产品必须达到的某些或全部要求所指定的标准。
其范围包括：品种、规格、技术性能、试验方法、检验规则、包装、储藏、运输等。
建筑材料产品，如各种水泥、陶瓷、钢材等均有各自的产品标准。
2、工程建设标准：是对基本建设中各类的勘察、规划设计、施工、安装、验收等需要协调统一的事项所指定的标准。
与选择和使用建筑材料有关的标准，有各种结构设计规范、施工及验收规范等。
二、填空题1、根据组成物质的种类及化学成分，将土木工程材料可以分为、和三类。
2、我国的技术标准分为、、和四级。
参考答案：1、无机材料、有机材料、复合材料；2、国家标准、行业标准、地方标准、企业标准三、简答题1、简述土木工程材料的发展趋势。
2、实行标准化的意义有哪些？3、简述土木工程材料课程学习的基本方法与要求以及实验课学习的意义。
参考答案：1、土木工程材料有下列发展趋势：1）高性能化。
例如研制轻质、高强、高耐久、优异装饰性和多功能的材料，以及充分利用和发挥各种材料的特性，采用复合技术，制造出具有特殊功能的复合材料。
2）多功能化。
具有多种功能或智能的土木工程材料。
3）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。
4）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、利废型、环保型和保健型的生态建材，产品可再生循环和回收利用。
2、实行标准化对经济、技术、科学及管理等社会实践有着重要意义，这样就能对重复性事物和概念达到统一认识。
以建筑材料性能的试验方法为例，如果不实行标准化，不同部门或单位采用不同的试验方法。
则所得的试验结果就无可比性，其获得的数据将毫无意义。
所以，没有标准化，则工程的设计、产品的生产及质量的检验就失去了共同依据和准则。
《土木工程材料(第3版)》教学课件第1章 绪论 土木工程材料的基本性质
进入20世纪后，由于社会生产力突飞猛进，以及材料科学与工 程学的形成和发展，土木工程材料不仅性能和质量不断改善，而且品 种不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功 能的新型土木工程材料也应运而生。
五、抗渗性
材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。
材料的抗渗性用渗透系数K表示，一般用抗渗标号P表示。如 P2、P4、P10分别表示可抵抗0.2、0.4、1.0 MPa 压力水不 渗漏。
1.3 材料与水有关的性质
六、抗冻性
材料在含水状态下能经受多次冻融循环而不破坏、强 度不显著下降，且质量也不显著减少的性质。
P+D=1
开口孔隙率PK 材料内开口孔隙体积占总体积的百分率。 PK＝VK/V0 闭口孔隙率PB 材料内闭口孔隙体积占总体积的百分率。 PB＝VB/V0
VP=VK+VB P=PK+PB
1.1 材料的基本物理性质
3.空隙率（P’）－－散粒或粉状材料在堆积状 态下，颗粒间空隙体积（VS）占材料堆积体积 （V’0）的百分率。
材料在吸水饱和状态下，所吸水的体积占材料干燥状态
下的体积的百分比。
Wv=
mb－mg× V0
1 ρw
×100％
ρw －水的密度； V0 －材料干燥状态下的体积，
cm3或m3。
1.3 材料与水有关的性质
2.吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质,用含水率
表示。
Wh=
土木工程材料课件ppt
建材行业的 推荐 技术标准的二类
标准代号 标准
类目顺序号
标准颁发 年代号
土木工程材料
五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术 标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质 量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批 后，在该地区或行业中执行。
各种材料的吸水率很不相同，差异很大
如花岗岩的吸水率只有0.5％-0.7％ 混凝土的吸水率为2％-3％ 粘土砖的吸水率达8％-20％ 木材的吸水率可超过100％
土木工程材料
4、材料的耐水性
定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显
下降的性质。
软化系数：
KR
fb fg
KR =材料吸水饱和后的抗压强度 /材料干燥时的抗压强度
土木工程材料 3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示
亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 还湿性： 亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms mg mg
*100%
材料在吸湿状态下的重量 材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度
平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时 的含水率
K Qd AtH
影响因素： 孔隙率及孔隙特征
开口的连通大孔越多
抗渗性越差
闭口孔隙率大的材料
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力 （MPa）来确定，
P P 材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力： 2 4 P6
土木工程材料
《土木工程材料水泥》课件
04
水泥的工程应用案例
大跨度桥梁工程
大跨度桥梁工程中，水泥作为主 要建筑材料，用于浇筑桥墩、桥
塔和桥面。
水泥具有较高的抗压强度和耐久 性，能够承受桥梁的重量和车辆 载荷，确保桥梁的安全性和稳定
水利水电工程
水利水电工程中，水泥主要用 于浇筑大坝、水库和水电站等 建筑物。
水泥具有优良的抗渗性和耐久 性，能够承受水的压力和侵蚀 ，保证水利水电工程的长期稳 定运行。
水泥的硬化过程可以形成坚硬 的结构，防止水流对坝体的冲 刷和侵蚀，提高水利水电工程 的
新材料替代的挑战
生产过程控制
通过自动化和智能化手段，确 保生产过程的稳定性和连续性 。
产品质量检测
对成品水泥进行各项性能指标 的检测，确保产品质量。
产品储存与运输
确保水泥在储存和运输过程中 不受损坏和变质。
03
水泥的应用与性能
混凝土配合比设计
总结词
混凝土配合比设计是确保混凝土性能的关键步骤，它涉及到对水泥、骨料、水和 其他添加剂的选择和比例。
特性
早期强度高，水化热大， 抗冻性好，耐腐蚀性差。
用途
适用于要求强度等级较高 的混凝土结构工程。
铝酸盐水泥
定义
以铝酸钙为主要成分的水 泥熟料，加入适量的石膏 和混合材料，磨细制成的 粉状物质。
特性
硬化速度快，早期强度高 ，水化热大，耐腐蚀性好 。
用途
适用于要求快速硬化的混 凝土结构工程，如抢修工 程、冬季施工等。
矿渣、粉煤灰等
作为辅助材料，调节水泥性能 。
土木工程材料课件(精华版)
三、材料与水有关的性质
（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 料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母 P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等 级。如P4、P6、P8、P10…等，表示试件能承受逐步增 高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而 不渗透。
1.1 为后续课程的学习提供必要的知识 1.2 为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建筑材料打下
基础 2.任务 2.1 了解材料在建筑物上所起的作用和要求 2.2 了解常用材料的生产、成分和构造 2.3 掌握常用材料的技术性质， 以及影响材料性质的主要因素及 其相互关系 2.4 掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格
国际标准协会
3.2 重视学好试验 学习常用建筑材料的检验方法——合格性判断
和验收 对实验数据、试验结果进行分析判别 培养从事科学研究的能力
2024/3/11 22
一、材料与质量有关的性质
材料的体积构成 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状
态，因而表现出不同的体积。
材料内部固体物质体积（V）
二.建筑材料的发展： 随生产力发展而发展
原始时代——天然材料：木材、岩石、竹、粘土 石器、铁器时代——
金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏 万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆 布达拉宫 ：石材、石灰砂浆 罗马圆形剧场 （70-80 AC):石材、石灰砂浆
18世纪中叶——钢材、水泥 (J.Aspdin,1824） 19世纪——钢筋混凝土（1890-1892）；
（4）材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等， 分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻 融循环。
《土木工程材料》课程教案与实验指南
《土木工程材料》课程教案与实验指南土木工程材料课程教案与实验指南第一章：引言土木工程材料课程是土木工程专业的一门基础课程，旨在介绍土木工程中常用的材料及其性能与应用。
通过本课程的学习，学生将熟悉各种土木工程材料的特性与性能，了解材料选择与设计原则，培养实验操作与数据分析能力，为日后从事土木工程实践奠定坚实的基础。
本教案将全面介绍课程所需的教学内容、教学目标以及实验指南。
第二章：教学内容2.1 材料力学性能2.1.1 弹性力学性能2.1.2 塑性力学性能2.1.3 破坏力学性能2.2 水泥与混凝土材料2.2.1 水泥及其性能2.2.2 混凝土组成与性能2.3 金属材料2.3.1 钢材与铁材2.3.2 铝合金与铜合金2.4 建筑材料2.4.1 砖、石材2.4.2 沥青与沥青混合料2.4.3 木材与木制品2.5 实验室安全与操作规范第三章：教学目标3.1 理论目标通过本课程的学习，学生将达到以下理论目标：- 熟悉各类土木工程材料的特性与性能。
- 掌握材料力学性质的分析方法及计算公式。
- 熟悉水泥、混凝土等常见建筑材料的生产工艺。
3.2 技能目标- 培养学生实验操作能力，独立进行材料力学性能测试与实验。
- 锻炼学生数据处理和结果分析的能力。
3.3 情感目标- 提高学生对土木工程材料学科的兴趣和热情。
- 培养学生对实验室安全与规范的重视意识。
第四章：实验指南4.1 实验前准备- 学生需提前了解所安排的实验内容及实验材料。
- 学生应熟悉实验室安全规范，并做好相关防护准备。
4.2 实验设备与试剂准备- 针对不同实验，教师需提前准备好相应的实验设备和试剂。
- 教师应保证实验设备的正常使用，并做好日常维护工作。
4.3 实验操作步骤- 教师应向学生清晰地演示实验操作步骤。
- 学生在实验过程中应严格按照操作规程进行，并注意安全事项。
4.4 实验结果处理与分析- 学生需按照实验要求记录实验数据。
- 学生应运用相关的计算方法对实验结果进行处理与分析。
土木工程材料 教案(西南) 水泥
土木工程材料教案（西南）水泥教学目标：1. 了解水泥的定义、分类和生产过程。
2. 掌握水泥的主要技术性质，包括凝结时间、强度、稳定性等。
3. 了解水泥在土木工程中的应用及注意事项。
教学准备：1. 教材或教学资源：《土木工程材料》、《水泥生产工艺》等。
2. 教学工具：投影仪、幻灯片、视频资料等。
教学内容：第一章：水泥的定义及分类1.1 水泥的定义1.2 水泥的分类1.3 水泥的命名和编号第二章：水泥的生产过程2.1 原料准备2.2 破碎和磨粉2.3 水泥熟料的2.4 水泥的磨制第三章：水泥的主要技术性质3.1 凝结时间3.2 强度3.3 稳定性3.4 其他性质第四章：水泥在土木工程中的应用4.1 混凝土4.2 砂浆4.3 路面铺装4.4 钢筋混凝土第五章：水泥的应用注意事项5.1 水泥的选择5.2 水泥的储存5.3 水泥的运输5.4 水泥的使用教学方法：1. 采用讲授法，讲解水泥的相关概念、性质和应用。
2. 使用幻灯片和视频资料，展示水泥的生产过程和实际应用案例。
3. 进行小组讨论，分享水泥在土木工程中的经验和技术。
教学评估：1. 课堂问答，检查学生对水泥基本概念的理解。
2. 课后作业，巩固学生对水泥技术性质和应用的掌握。
3. 小组讨论，评估学生在实际应用中的问题分析和解决能力。
教学延伸：1. 深入了解其他类型的水泥，如矿渣水泥、火山灰水泥等。
2. 研究水泥在环境友好型混凝土中的应用。
3. 探讨水泥产业的技术创新和发展趋势。
第六章：水泥的凝结时间和强度发展6.1 水泥凝结时间的定义和测定6.2 水泥强度的发展规律6.3 影响水泥凝结和强度的因素第七章：水泥的稳定性及其他性质7.1 水泥的体积稳定性7.2 水泥的耐久性7.3 水泥的环保性能7.4 水泥的燃烧性能第八章：水泥在西南地区气候下的应用8.1 西南地区气候对水泥性能的影响8.2 水泥在高温多湿环境中的应用8.3 水泥在寒冷地区中的应用8.4 水泥在盐雾环境中的应用第九章：水泥混凝土的设计与施工9.1 水泥混凝土的设计原则9.2 水泥混凝土的配合比设计9.3 水泥混凝土的施工工艺9.4 水泥混凝土的质量控制第十章：水泥混凝土的养护与维修10.1 水泥混凝土的养护原理10.2 水泥混凝土的养护方法10.3 水泥混凝土的常见病害及预防10.4 水泥混凝土的维修与加固技术这些章节涵盖了水泥的基本概念、生产过程、技术性质、应用领域以及在特定环境下的使用注意事项。
土木工程材料概述
地方标准的代号由“DB”加上省、自治区、直辖市行政区划代码的前两位数字组成（推荐性标准加“T”）。
（4）企业标准的代号、编号
企业标准的代号以“Q”为分子，分母为企业代号，可用汉语拼音大写字母或阿拉伯数字或两者兼用所组成。
1min
4min
国内外建筑实例分析
1min
1min30s
（4）产品形式方面：发展预制技术，提高构件化、单元化
（5）发展智能材料：自感知、自调节、自修复
2.土木工程与材料的关系
2.1材料是保证土木工程质量的基础
土木工程材料是土木工程的物质基础，也是其质量基础。它的品种、质量不仅直接关系到工程的使用功能和耐用年限，而且也制约着工程设计与施工方法。在土木工程中，从材料的生产、选择、使用和检验评定，到材料的贮存、保管，任何环节和失误都可能造成工程的质量缺陷，甚至导致重大质量事故。因此，合格的土木工程技术人员必须准确熟练地掌握有关材料的知识。
教案
教案首页
教学目的与要求：1.掌握土木工程材料料的技术标准
教学内容：1.土木工程材料的内容和分类
1.1土木工程材料的内容
1.2土木工程材料的分类
1.3土木工程材料发展趋势
2.土木工程与材料的关系
2.1材料是保证土木工程质量的基础
2.2材料对土木工程造价的影响
狭义土木工程材料是指直接构成土木工程实体的材料，即土木工程材料系指修建房屋、道路、铁路、桥梁、隧道、河道、港口、市政卫生工程所用的材料，如土、石、砖、木、金属材料、混凝土以及各种防水材料、绝热材料、吸声材料等。
本课程所介绍的土木工程材料是指狭义土木工程材料。
1.2分类
（1）按化学组成分类
最基本的分类方法：根据组成物质的化学成分分类，将土木工程材料分为无机材料、有机材料和复合材料三大类。各大类又可细分为许多小类。
混凝土结构设计原理清华大学教材
混凝土结构设计原理清华大学教材一、混凝土结构设计基础1.1 混凝土的力学性质混凝土是一种非均质的材料，其拉伸、压缩和剪切性能都随构件尺寸的不同而不同。
混凝土的强度由其水灰比、强度等级、配合比、龄期、养护等因素决定。
混凝土的弹性模量、泊松比等力学性质也对结构设计有重要的影响。
1.2 混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计的基本原理是在满足安全性、可靠性、经济性和美观性要求的前提下，根据混凝土结构的力学性质和构件受力状况，确定混凝土结构的尺寸、形状、材料和构造方法，以保证结构的稳定性、承载能力和使用性能。
1.3 混凝土结构设计的分类混凝土结构设计按照结构体系的不同，可以分为框架结构、墙体结构、板壳结构、拱结构等。
按照结构用途的不同，可以分为住宅建筑、工业厂房、桥梁、水利水电工程等。
二、混凝土结构的受力分析和设计2.1 受力分析混凝土结构的受力分析是设计的基础。
在进行混凝土结构设计时，需要对构件的受力状态进行分析，包括构件内力、跨度、支座反力、荷载作用等，以便确定构件的截面尺寸和钢筋配筋。
2.2 构件设计构件设计是混凝土结构设计的核心。
在进行构件设计时，需要根据混凝土的强度和受力状态，确定构件的尺寸、截面形状、配筋方式等。
同时，还需要考虑构件的变形和裂缝控制，以保证结构的使用性能。
2.3 钢筋配筋钢筋配筋是混凝土结构设计中的重要环节。
在进行钢筋配筋时，需要考虑构件的受力状态和混凝土的强度等因素，以确定钢筋的数量、直径、间距和布置方式等。
同时，还需要考虑钢筋与混凝土之间的黏结性和锚固性等问题。
2.4 混凝土配合比设计混凝土配合比设计是混凝土结构设计中的重要环节。
在进行混凝土配合比设计时，需要考虑混凝土的强度等级、水灰比、骨料种类和比例、掺合料种类和掺量等因素。
同时，还需要考虑混凝土的流动性和抗裂性等问题。
三、混凝土结构的施工和验收3.1 混凝土结构施工混凝土结构施工是混凝土结构设计的重要环节。
在进行混凝土结构施工时，需要按照设计要求进行施工，包括混凝土浇筑、钢筋安装、模板搭设、养护等。
土木工程材料课后习题与答案
土木工程材料习题集与参考答案第一章土木工程材料的基本性质1. 试述材料成分、结构和构造对材料性质的影响？参考答案：材料的成分对性质的影响：材料的组成及其相对含量的变化，不仅会影响材料的化学性质，还会影响材料的物理力学性质。
材料的成分不同，其物理力学性质有明显的差异。
值得注意的是，材料中某些成分的改变，可能会对某项性质引起较大的改变，而对其他性质的影响不明显。
材料的结构对性质的影响：材料的结构是决定材料物理性能的重要因素。
可分为微观结构和细观结构。
材料在微观结构上的差异影响到材料的强度、硬度、熔点、变形、导热性等性质，可以说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能。
材料的构造对性质的影响：材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料间的搭配。
不同材料适当搭配形成的复合材料，其综合性能优于各个单一材料。
材料的内部孔隙会影响材料的强度、导热性、水渗透性、抗冻性等。
总之，材料的组成、结构与构造决定了材料的性质。
材料的组成、结构与构造的变化带来了材料世界的千变万化。
2．试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。
密度与视密度的区别何在？参考答案：密度：是指材料在密实状态下单位体积的质量。
测定方法：将材料磨细成粒径小于0.25mm的粉末，再用排液法测得其密实体积。
用此法得到的密度又称“真密度”。
表观密度：是指材料在自然状态下单位体积的质量。
测定方法：对于外形规则的块体材料，测其外观尺寸就可得到自然体积。
对于外观不规则的块体材料，将其加工成规则的块体再测其外观尺寸，或者采用蜡封排液法。
孔隙率：材料中的孔隙体积与总体积的百分比。
相互关系：密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其内部仅含少量微小、封闭的孔隙，从工程使用角度来说，不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积，这样测得的密度称为“视密度”。
3．孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响？参考答案：对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。
《土木工程材料》教材
《土木工程材料》教材一、绪论本教材旨在介绍土木工程中常用的材料及其基本性质，包括建筑材料、钢材、水泥、混凝土、沥青及沥青混合料、木材以及其他工程材料。
教材将重点介绍这些材料的基本性质、特点、应用领域以及绿色土木工程材料和智能建造与BIM技术应用等方面的内容。
二、建筑材料的基本性质本章将介绍建筑材料的基本性质，包括密度、孔隙率、强度、弹性模量、韧性以及耐久性等。
通过对这些基本性质的了解，可以更好地选择和使用建筑材料。
三、天然石材天然石材是一种重要的土木工程材料，具有高强度、高密度和良好的耐磨性等优点。
本章将介绍天然石材的分类、特点、应用领域以及与其他材料的比较等方面的内容。
四、钢材钢材是一种具有高强度和良好塑性的土木工程材料，广泛用于桥梁、高层建筑等领域。
本章将介绍钢材的分类、特点、制造工艺以及在土木工程中的应用等方面的内容。
五、水泥水泥是一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木工程中。
本章将介绍水泥的分类、特点、制造工艺以及在土木工程中的应用等方面的内容。
六、混凝土混凝土是一种由水泥、砂、石和水混合而成的复合材料，具有高强度、耐久性和良好的可塑性等优点。
本章将介绍混凝土的分类、特点、制造工艺以及在土木工程中的应用等方面的内容。
七、沥青及沥青混合料沥青及沥青混合料是一种防滑、耐磨和耐候性良好的土木工程材料，广泛应用于道路工程中。
本章将介绍沥青及沥青混合料的分类、特点、制造工艺以及在土木工程中的应用等方面的内容。
八、木材木材是一种可再生和可循环利用的土木工程材料，具有轻质高强、耐久性好等优点。
本章将介绍木材的分类、特点、制造工艺以及在土木工程中的应用等方面的内容。
清华土力学第三版教材
清华土力学第三版教材
清华土力学第三版教材是清华大学土木工程系编写的一本土力学教材。
该教材主要面向土木工程专业的本科生和研究生，旨在系统地介绍土壤力学与基础工程的理论与应用。
该教材内容包括土壤物理性质、固结与压缩、孔隙水流动、渗透压与水平衡、土的弹性力学性质、土的塑性力学性质、土的破坏与强度、岩土体的渗流与变形、岩土工程中的迁移力学、固结与压缩问题的应用等内容。
教材注重理论与实践的结合，理论部分以数学工具为基础，深入浅出地解释土力学原理和方法，实践部分通过大量的例题和工程实例，帮助学生理解土力学的应用。
此外，教材还包括大量的习题和答案，供学生进行自主学习和练习。
清华土力学第三版教材是一本经典的土力学教材，被广泛应用于土木工程专业的教学和科研领域。
土木工程材料第二版(湖南大学、天津大学、同济大学、东南大学_合编)课后习题答案
土木工程材料第二版课后习题答案土木工程材料的基本性第一章（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？（2）材料的密度、近似密度、表观密度、零积密度有何差别？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1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。
《土木工程材料(第3版)》教学课件第3章 水泥
3CaO．SiO2＋nH2O→ xCaO．SiO2 . yH2O ＋（3-x）Ca(OH)2
硅酸三钙
水化硅酸钙
氢氧化钙
水化硅酸钙几乎不溶于水，立即以胶体微粒析出，并逐步凝聚称为 凝胶。氢氧化钙呈六方晶体，易溶于水。
②硅酸二钙（C2S) 硅酸二钙与水作用时，反应较慢，水化放热较小，生成水化硅酸
②石膏掺量 一般由生产厂家根据水泥中铝酸三钙的含量和石膏 中三氧化硫的含量，通过试验调整。
③水泥细度 水泥颗粒越细，总表面积越大，与水接触的面积也 越大，水化速度快，凝结硬化速度快。反之则慢。
④养护条件（温度、湿度） 温度对水泥的凝结硬化有显著影响， 提高温度可加速水化反应，使早期强度较快发展，但后期强度可 能有所降低。当温度降至负温时，水化反应停止，由于水分冻结， 导致水泥石冻裂，结构产生破坏。
3.1 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥生产的主要工艺流程：
石灰石
石膏
黏土
按比例
生料
混合磨细
煅烧
约1450℃
熟料
辅助原料
混合材
磨细 水泥
生产过程主要分为制备生料、煅烧熟料、粉磨水泥3个 阶段。
石灰质原料和黏土质原料按比例配合，为改善煅烧反 应过程，常常加入适量的铁矿石和矿化剂。将配合好的原 材料在磨机中磨成生料，然后将生料入窰煅烧即得熟料， 熟料中加入适量的石膏（和混合材料）在磨机中磨成细粉， 即得水泥。此过程可概括为“两磨一烧”。
土木工程材料
第三章 水泥
▪ 3.1硅酸盐系水泥 ▪ 3.2其他品种水泥
3.1 硅酸盐系水泥
硅酸盐系水泥是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量 的混合材料和适量石膏，共同磨细而成。
《土木工程材料》习题与解答新指导书通用
《土木工程/建筑材料》课程教学/自学指导书目录Ⅰ《土木工程材料》和《建筑材料》课程教学大纲 (1)Ⅱ《土木工程材料/建筑材料》辅导材料 (3)§1 材料基本性质 (3)：§2气硬性胶凝材料 (4)§3水泥 (4)§4砼 (5)§5建筑砂浆 (12)§6烧结砖 (13)§7建筑钢材 (13)§8建筑塑料 (14)§9沥青材料 (14)—§10木材 (17)§11其它工程材料 (18)§12土木工程材料试验 (18)Ⅲ《土木工程材料/建筑材料》典型复习题 (19)一、典型计算题 (19)二、典型填空题 (22)三、典型是非题 (26)四、典型简答题 (29)~五、典型名词解释题 (30)部分解答 (30)Ⅳ《土木工程材料/建筑材料》样卷 (32)Ⅴ《土木工程材料/建筑材料》试题命题格式 (33)Ⅵ《土木工程材料/建筑材料》期中试题及答案 (34)【Ⅰ《土木工程材料》和《建筑材料》课程教学大纲适用于土木工程类专业（本科层次）本科使用教材：土木工程材料，陈志源等主编，武汉理工大学出版社。
|一、课程的性质、目的和任务本课程是土木工程类专业学生的专业基础课，它与公共基础课及专业紧密衔接，起着承上启下的作用。
本课程的教学目的在于使学生掌握主要建筑材料的性质、用途和使用方法以及检测和质量控制方法，并了解建筑材料的性质与材料结构的关系，以及性能改善的途径。
通过本课程的学习，应能针对不同工程合理选用材料，并能与后续课程密切配合，了解材料与设计参数及施工措施选择的相互关系。
二、考试目的与要求主要检验对建筑材料基本性质及各项特性的掌握程度，以及对材料性质的影响因素，合理选用建筑材料的要求及实验检验方法的掌握程度。
要求：概念明确；分析讨论切题；基本计算方法准确，数据处理符合标准。
每一章节中要求“（重点）掌握”部分为重点，占考试内容的主要部分。
土木工程材料 教案(西南) 水泥
土木工程材料教案（西南）水泥一、教学目标1. 让学生了解水泥的基本概念、分类和应用领域。
2. 使学生掌握水泥的生产工艺和主要技术性能。
3. 培养学生正确选择和使用水泥的能力。
4. 提高学生对水泥在土木工程中重要作用的认识。
二、教学内容1. 水泥的基本概念及分类1.1 水泥的定义1.2 水泥的分类1.3 水泥的代号及命名规则2. 水泥的生产工艺及原理2.1 生产原料及比例2.2 煅烧工艺2.3 熟料磨细过程3. 水泥的主要技术性能3.1 细度及标准3.2 凝结时间3.3 体积安定性3.4 强度及强度等级3.5 其他性能（如抗渗性、抗碳化性等）4. 水泥的应用领域及选择4.1 水泥的应用领域4.2 水泥选用的原则4.3 常见水泥的适用范围及性能比较三、教学方法1. 采用多媒体教学，结合图片、视频等资料，生动展示水泥的生产工艺及应用场景。
2. 案例分析：选取实际工程案例，分析水泥在其中的作用及选用原则。
3. 课堂讨论：组织学生就水泥选用和使用过程中遇到的问题进行讨论，分享经验。
4. 实践操作：安排学生参观水泥生产线或实验室，实地了解水泥的生产及性能测试过程。
四、教学评估1. 课堂问答：检查学生对水泥基本概念、分类和生产工艺的掌握情况。
2. 案例分析报告：评估学生分析实际工程案例的能力。
3. 小组讨论报告：评估学生在课堂讨论中的参与程度及观点阐述。
4. 实践报告：评估学生对水泥生产及性能测试过程的了解。
五、教学资源1. 教材：土木工程材料及相关教材。
2. 多媒体课件：包括图片、视频等资料。
3. 案例资料：实际工程案例及相关数据。
4. 实验室资源：水泥性能测试设备及实验材料。
5. 网络资源：相关学术论文、技术标准等。
六、教学活动6.1 水泥的包装与储存：介绍水泥的包装要求、标识和储存条件，以确保水泥的质量。
6.2 水泥的运输与施工：讲解水泥在运输过程中的注意事项以及在现场施工中的正确使用方法。
七、水泥的常见问题及解决方法7.1 水泥裂缝：分析水泥裂缝产生的原因，并提出解决方法。
清华大学版土力学课后答案详解
第一章1-1：已知：V=72cm3m=129.1g m s=121.5g G s=2.70则：129.1121.56.3%121.5ssm mwm--===3333 129.1*1017.9/72121.5452.77245271.0*27121.5*1020.6/72sssV ssat w V ssat satmg g KN mvmV cmV V V cmm V mg g g KN mV Vγρρργρ========-=-=++=====3320.61010.6/121.5*1016.9/72sat wsdsat dKN mmg KN mVγγγγγγγγ'=-=-===='>>>则1-2：已知：G s=2.72 设V s=1cm3则33332.72/2.722.72*1016/1.72.720.7*1*1020.1/1.720.11010.1/75%1.0*0.7*75%0.5250.52519.3%2.720.525 2.721.sssd ds V wwrw w V rwsw sg cmm gmg g KN mVm Vg g KN mVKN mm V S gmwmm mg gVργρργργγγργρ======++===='=-=-========++===当S时，3*1019.1/7KN m=1-3：3477777331.70*10*8*1013.6*1013.6*10*20%2.72*1013.6*10 2.72*10850001.92*10s d w s s wm V kg m m w kg m m V mρρ======++==挖1-4： 甲：33334025151* 2.72.7*30%0.81100%0.812.70.811.94/10.8119.4/2.71.48/1.8114.8/0.81p L P s s s s w r wV ws w s w s d s w d d v sI w w V m V g m g S m V m m g cm V V g KN m m g cm V V g KN m Ve V ρρργρργρ=-=-=======∴==++===++=====+====设则又因为乙：3333381 2.682.68*22%0.47960.47962.680.47962.14/10.47962.14*1021.4/2.681.84/1.47961.84*1018.4/0.4796p L p s s s s w s V s w s V s d s w d d VsI w w V m V g m m w g V cm m m g cm V V g KN m m g cm V V g KN m V e V ρργρργρ=-========++===++======+=====设则则γγ∴<乙甲 d d γγ<乙甲 e e >乙甲 p p I I >乙甲则（1）、（4）正确 1-5：1s wd G eρρ=+ 则2.7*1110.591.7022%*2.7185%0.59s wds r G e wG S e ρρ=-=-====>所以该料场的土料不适合筑坝，建议翻晒，使其含水率降低。
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掺大量混合材的硅酸盐水泥品种
20~70% 矿渣
＋
硅酸盐水泥熟料＋石膏 ＋ ＋
20~40% 火山灰 20~40% 粉煤灰
20~50%两 种混合材
＋
掺混合材硅酸盐水泥的凝结硬化和性能与所掺 混合材的种类与掺量密切相关！
粉煤灰硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥
通用硅酸盐水泥的品种及代号
硅酸盐水泥的组成
u硅酸盐水泥熟料
※主要胶凝物质，能水化硬化
必要组分
u石膏
※适量时，调节水泥的凝结时间（延缓）； ※过量时，引起提价安定性不良； 熟料又是 ※天然石膏、工业副产石膏
u混合材料
※调节水泥的强度等级；降低水泥成本 ※活性混合材：粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰质材料 ※非活性混合材：石灰石等，活性未达标的活性混合材 ※窑灰：水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘 u助磨剂：水泥粉磨时加入，不超过水泥质量的0.5%
初 始 放 热 峰 11.00 dQ/dt
10.50 10.00 9.50 9.00 8.50 8.00 7.50 7.00 6.50 6.00 5.50 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 -0.50 -1.00 -1.50
实测的水泥水化放热全曲线
放热主峰 lyj040224
opc10 water3 (2021-2-24)
220.00 210.00 200.00 190.00 180.00 170.00 160.00 150.00 140.00 130.00 120.00 110.00 100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 -10.00
答：
为什么需要规定 水泥的细度，是 不是水泥越细越好？
u 水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒 太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化； u 虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是 水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不 利； u 水泥越细，生产能耗越高，成本增加； u 水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而 降低强度。
扩展介绍：水泥的水化热
u 概念： 水泥的水化是放热反应，放出的热量就是水化热。 u 放热特征： 水泥放热过程可持续很长时间，但大部分在3d内释放。 u 水化热的益处与危害： 水化热有利于水泥的快硬，尤其是在冬天施工，但如果 水化热发散不均匀，容易在混凝土中引起裂缝，尤其是大 体积混凝土，更是如此。 u 水化热和放热速度的影响因素： Ø 水泥矿物组成 Ø 水泥细度
按规定的方法拌 制的水泥净浆， u 概念： 在水泥标准稠度 凝结时间—水泥加水开始到水泥浆失去 测定仪上，试杆 流动性，即从可塑性发展到固体状态所需 沉入净浆底座 要的时间。 （61）mm时的 Ø 初凝：从水泥加水拌和到水泥浆开始失 水泥净浆的稠度 去可塑性所需的时间； 为标准稠度。 Ø 终凝：从水泥加水拌和到水泥浆完全失 水泥净浆达到标 去可塑性，并开始具有强度所需的时间。 准稠度时所需要 u 测定方法： 的水量称为标准 用标准稠度的水泥净浆，在规定的温湿 稠度用水量，通 度下，用凝结时间测定仪来测定。 常为水泥质量的 u 国标要求： 24%~30% Ø 硅酸盐水泥：初凝≥45min；终凝＜390min。 Ø 其它通用水泥：初凝≥45min；终凝时间＜600min。
水泥概述
u 什么是水泥(cement)？ 水泥是以水化活性矿物为主要成分的水硬性胶凝材料。 u 水泥的种类有哪些？ 按安用途和性能：通用水泥、特性水泥和专用水泥。 Ø 根据水泥的主要矿物成分，有：硅酸盐系水泥、铝 酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、磷酸盐系水泥等。 水泥、抗硫酸盐水泥等。 u 水泥在土木工程中的重要作用 ※水泥是当今产量与用量最大的土木工程材料！ ※水泥及其砂浆、混凝土与纤维水泥等水泥基材料普遍 用于各种土木工程和钢筋混凝土结构！ ※其性能和正确选用对土木工程功能与质量至关重要！
3.1 物理指标——凝结时间
水泥标准稠度测定
试杆 水泥浆
试杆下降高度 （341）
400.2
水泥凝结时间的测定
标准稠度 水泥浆
终 凝
园弧形 压痕
0.5mm
离底4±1mm为初凝，用分钟表示min
国标规定：凡初凝时间、终凝时间不符合 规定的水泥为不合格品。为什么？ 答： u水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施 工操作和硬化的混凝土质量； u初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、 性能差，水泥无使用价值； u终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工。
浆，经沸煮3h后的膨胀值。 试饼，在水中经恒沸3h后，用 检验其危害作用 肉眼观察没有裂纹，用直尺检 该值不大于5.0mm时，则 体积安定性合格，否则， 查没有弯曲，则体积安定合格， 为体积安定性不合格。 反之，体积安定性不合格。
用直尺检查有无弯曲
试饼法
雷氏夹法
3.3 物理指标——强度
u 检验方法——软练胶砂法，分别测量抗压强度和抗折强 度。 Ø 试件尺寸：4040160mm 棱柱体； Ø 胶砂配比： 水泥 : ISO标准砂 : 水= 1 : 3 : 0.5； Ø 振动成型： 在频率为2800~3000次/min，振幅0.75mm的振实台 上成型。振动时间120s。 Ø 试件养护： 在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护 箱中24h，然后脱模在20C 1 C的水中养护至测试 龄期； ——《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T 17671）
通用硅酸盐水泥的技术要求
u 化学指标
※ 不溶物 ※ 烧失量 ※ 三氧化硫 ※ 氧化镁 ※ 氯离子
u 耐腐蚀性 Ø 软水侵蚀 Ø 盐类侵蚀 Ø 酸类腐蚀 Ø 强碱腐蚀
u 碱含量（选择性指标） u 物理指标
※ 凝结时间 ※ 体积安定性 ※ 强度 ※ 细度（选择性指标）
1. 化学指标
2. 碱含量
u 碱含量主要从水泥生产原材料，尤其是粘土中带入，碱含 量高有可能产生碱-集料反应。 u 水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示，按照《水 泥化学分析方法》（GB/T 176）进行试验检验。 u 若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱 含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。
3.4 物理指标——细度
为什么需要规定 u 定义 水泥的细度，是 细度是指水泥粉体的粗细程度。 不是水泥越细越好？ u 测量方法
Ø 筛析法：以80m或45m方孔筛的筛余量表示； Ø 比表面积法（勃氏法）：以1kg水泥颗粒所具有的总 表面积来表示。 u 国标要求 Ø 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的比表面积应大于 300m2/kg； Ø 其它通用硅酸盐水泥的80m方孔筛的筛余量不得超 过10.0%，或45m方孔筛的筛余量不得超过30.0% 。
1450℃
粉磨
生料
煅烧 熟料 石膏 混合材
水泥
粉 磨
通用硅酸盐水泥的种类
u 硅酸盐水泥
※ PⅠ（无混合材） ※ PⅡ（≤5粒化高炉矿渣或石灰石粉）
u 普通硅酸盐水泥
※ PO（ 6~20%混合材）
u 大掺量混合材硅酸盐水泥
※ 不同种类、较大用量混合材
根据混合材料 的用量和种类 的不同，可得 到不同种类的 通用硅酸盐水 泥
水泥强度发展规律
强度
（MPa）
时间（d） 3d 28d
为什么水泥强度检验方法要规定试件尺寸、 试件配比、养护条件、养护时间等？
u 答： Ø 水泥胶砂试件的强度与水泥的组成、试件的水灰比 和砂灰比、水泥的水化程度，以及试件的大小有关， 而水泥的水化程度与养护条件和养护时间有关； Ø 水泥强度检验目的是检验具有确定组成的水泥的强 度，因此，为排除其它因素的影响，将这些因素统 一规定，以便相互比较。
3.2 物理指标——安定性
u 检验方法（对于游离氧化钙引起的安定性不良）
合格标准： 无裂纹、无弯曲。
合格标准：＜5mm。
雷氏夹法 试饼法 肉眼观察表面 对于游离氧化镁引起的体积安定性不良，必须根据 测量雷氏夹中的水泥净 用标准稠度的水泥净浆做成 有无裂纹 《水泥压蒸安定性试验方法》（GB/T 750）用压蒸法
u 基本概念： Ø 水泥凝结硬化过程中，体积变化是否均匀适当的性质称为 体积安定性。 Ø 若水泥石的体积变化均匀适当，则体积安定性良好； Ø 若水泥石发生不均匀体积变化：翘曲、开裂等，则水泥的 体积安定性不良。 u 水泥体积安定性不良的原因： Ø 水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。 Ø 因为水泥熟料中的游离CaO、MgO都是过烧的。水化速度 很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体体积增 大1.98%和2.48倍。产生不均匀体积变化，造成水泥石开 裂、翘曲。 Ø 石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有钙钒石形成，产生 膨胀 。
Ø 强度测量： 将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再 进行抗压强度试验。受压面积为4040=1600mm2。 Ø 结果计算： 抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件的平 均值。
P
P
100mm 160mm
P
抗压强度试验
抗折强度试验
强度等级
根据 3天 和28 天强 度测 试结 果， 将水 泥强 度划 分若 干个 强度 等级
如何组成 的呢？
硅酸盐水泥熟料的组成
u 化学组成： Ø 主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)， Al2O3(=A)， Fe2O3(=F) Ø 少量杂质：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。 u 矿物组成： 硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物： 矿物名称
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
水泥概述
u 什么是水泥(cement)？ 水泥是以水化活性矿物为主要成分的水硬性胶凝材料。 u 水泥的种类有哪些？ 按安用途和性能：通用水泥、特性水泥和专用水泥。 Ø 根据水泥的主要矿物成分，有：硅酸盐系水泥、铝 酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、磷酸盐系水泥等。 膨胀水泥 Ø 根据水泥的特性，有：膨胀水泥、快硬水泥、低热 水泥、抗硫酸盐水泥等。 耐 硬 硬化时膨胀 腐 化 蚀 速 水泥的特性 性 度 快 好 水化热低 抗腐蚀水泥 快硬水泥 低热水泥