土木工程概论—02土木工程材料
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土木工程概论课件2土木工程材
拉和抗弯性能。
木材常用于房屋建筑、家具制造 等方面，具有自然美感和舒适性
。
木材的缺点是易受潮、易腐朽和 易燃，需要采取防水、防腐、防
火等保护措施。
砌体材料
砌体材料主要包括砖、石材等， 具有抗压强度高、耐久性好等优
点。
砌体材料可以建造各种类型的建 筑和结构物，如砖混结构房屋、
石拱桥等。
砌体材料的缺点是自重大、施工 效率低等，且对环境有一定的影
土木工程概论课件2-土 木工程材料
目录
Contents
• 土木工程材料概述 • 传统土木工程材料 • 新型土木工程材料 • 材料的选择与应用 • 土木工程材料的试验与检测
01 土木工程材料概述
定义与分类
定义
土木工程材料是指用于土木工程建设 的各种材料，包括天然材料和人造材 料。
分类
根据用途可分为结构材料、功能材料 和装饰材料等；根据材质可分为金属 、非金属和复合材料等。
混凝土的缺点包括自重大、抗拉强度低、易开裂等，需要与其他材料配合使用。
钢材
钢材是一种高强度、高韧性的 土木工程材料，具有优良的抗 拉、抗压和抗剪切性能。
钢材可以加工成各种形状和规 格，广泛应用于桥梁、高层建 筑、工业厂房等建筑结构中。
钢材的缺点是易锈蚀，需要采 取防锈措施。
木材
木材是一种可再生、环保的土木 工程材料，具有较好的抗压、抗
响。
03 新型土木工程材料
高性能混凝土
总结词
具有高强度、高耐久性和高工作性能的混凝土
详细描述
高性能混凝土是一种新型的土木工程材料，它通过采用优质原材料、先进的制备 技术和严格的施工控制，实现了高强度、高耐久性和高工作性能。这种混凝土具 有优良的力学性能、耐久性和稳定性，能够满足现代土木工程的需求。
木材常用于房屋建筑、家具制造 等方面，具有自然美感和舒适性
。
木材的缺点是易受潮、易腐朽和 易燃，需要采取防水、防腐、防
火等保护措施。
砌体材料
砌体材料主要包括砖、石材等， 具有抗压强度高、耐久性好等优
点。
砌体材料可以建造各种类型的建 筑和结构物，如砖混结构房屋、
石拱桥等。
砌体材料的缺点是自重大、施工 效率低等，且对环境有一定的影
土木工程概论课件2-土 木工程材料
目录
Contents
• 土木工程材料概述 • 传统土木工程材料 • 新型土木工程材料 • 材料的选择与应用 • 土木工程材料的试验与检测
01 土木工程材料概述
定义与分类
定义
土木工程材料是指用于土木工程建设 的各种材料，包括天然材料和人造材 料。
分类
根据用途可分为结构材料、功能材料 和装饰材料等；根据材质可分为金属 、非金属和复合材料等。
混凝土的缺点包括自重大、抗拉强度低、易开裂等，需要与其他材料配合使用。
钢材
钢材是一种高强度、高韧性的 土木工程材料，具有优良的抗 拉、抗压和抗剪切性能。
钢材可以加工成各种形状和规 格，广泛应用于桥梁、高层建 筑、工业厂房等建筑结构中。
钢材的缺点是易锈蚀，需要采 取防锈措施。
木材
木材是一种可再生、环保的土木 工程材料，具有较好的抗压、抗
响。
03 新型土木工程材料
高性能混凝土
总结词
具有高强度、高耐久性和高工作性能的混凝土
详细描述
高性能混凝土是一种新型的土木工程材料，它通过采用优质原材料、先进的制备 技术和严格的施工控制，实现了高强度、高耐久性和高工作性能。这种混凝土具 有优良的力学性能、耐久性和稳定性，能够满足现代土木工程的需求。
《土木工程概论》第2章 土木工程材料
钢材的缺点是易锈蚀，因此需要做好钢结构的 防锈防腐养护。火灾中钢材会软化。
钢材
钢材等级
✓ Q235，Q345， Q390，420
✓ 数字表示钢材的 屈服强度
✓ 强度单位为 MPa(N/mm2)
钢材强度的理解
一块等级为Q235的钢板，厚度10mm，宽度 200mm，按图示方向受拉，则需要多大的拉 力，该钢板会被拉坏？
2.2.2木材
木材的力学性质：木材的顺纹（作用力方向与 纤维方向平行）强度远高于横纹（作用力方向 与纤维方向垂直）强度。因此，木材非常适合 承受拉力和弯矩。
木材的缺点：构造不均匀、各向异性，易吸湿、 吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变形，易燃、 易腐等。
2.2.3混凝土和钢筋混凝土
混凝土是由胶结材料、骨料及水按一定比例配 制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成 的人造石材。简写为“砼”。
材料的物理性质主要有密度、弹性模量、泊松 比、孔隙率、含水率等；
材料的化学性质主要包括化学组分、亲水性、 憎水性、老化、锈蚀等。
材料的力学性质指材料在各种荷载作用下的强 度、变形及破坏性质。
材料强度指单位面积上材料所能承受的最大荷 载。
概念：弹性、塑性
橡皮擦
橡皮泥
土木工程材料的功能性属性主要有抗火性能、 隔热性能、抗腐蚀性能等，是功能材料选择的 依据。
2.1 土木工程材料与工程结构的关系
土木工程材料的选择与土木工程设计方案、施 工方案、工程经济性、及使用性能密切相关。
不同的工程材料限制了桥梁的跨度、建筑物的 高度、道路的最大载重量、以及工程造价等。
不同的工程材料限制了桥梁的跨度：
石拱桥的单孔跨度通常不超过20米； 钢索拉结的悬索桥单跨跨度早已突破千米， 1998年建成的日本明石大桥主跨为1991米。
钢材
钢材等级
✓ Q235，Q345， Q390，420
✓ 数字表示钢材的 屈服强度
✓ 强度单位为 MPa(N/mm2)
钢材强度的理解
一块等级为Q235的钢板，厚度10mm，宽度 200mm，按图示方向受拉，则需要多大的拉 力，该钢板会被拉坏？
2.2.2木材
木材的力学性质：木材的顺纹（作用力方向与 纤维方向平行）强度远高于横纹（作用力方向 与纤维方向垂直）强度。因此，木材非常适合 承受拉力和弯矩。
木材的缺点：构造不均匀、各向异性，易吸湿、 吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变形，易燃、 易腐等。
2.2.3混凝土和钢筋混凝土
混凝土是由胶结材料、骨料及水按一定比例配 制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成 的人造石材。简写为“砼”。
材料的物理性质主要有密度、弹性模量、泊松 比、孔隙率、含水率等；
材料的化学性质主要包括化学组分、亲水性、 憎水性、老化、锈蚀等。
材料的力学性质指材料在各种荷载作用下的强 度、变形及破坏性质。
材料强度指单位面积上材料所能承受的最大荷 载。
概念：弹性、塑性
橡皮擦
橡皮泥
土木工程材料的功能性属性主要有抗火性能、 隔热性能、抗腐蚀性能等，是功能材料选择的 依据。
2.1 土木工程材料与工程结构的关系
土木工程材料的选择与土木工程设计方案、施 工方案、工程经济性、及使用性能密切相关。
不同的工程材料限制了桥梁的跨度、建筑物的 高度、道路的最大载重量、以及工程造价等。
不同的工程材料限制了桥梁的跨度：
石拱桥的单孔跨度通常不超过20米； 钢索拉结的悬索桥单跨跨度早已突破千米， 1998年建成的日本明石大桥主跨为1991米。
土木工程概论第2章土木工程材料
2.1.2 土 木 工 程 对 材 料 的 要 求
图2-4 土木工程材料按组成及化学成分的分类
2.1.3 土 木 工 程 材 料 的 分 类
2.1.4 土 木 工 程 材 料 在 土 木 工 程 中 的 作 用
木材具有对热、声、电的传导性较低，弹性、塑性好， 能承受冲击和振动，容易加工，木纹美观，在干燥环境或长 期处于水体环境中均有很好的耐久性等优点；但木材也有构 造不均匀，容易因吸湿、吸水而导致形状、尺寸、强度等物 理、力学性能发生变化，长期处于干湿交替环境中耐久性变 差，易燃、易腐、天然疵病较多等缺点。
2.3.2 混 凝 土
4.钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土
图2-29 铺设钢筋混 凝土
图2-30 预应力混凝 土简支梁
2.3.2 混 凝 土
5.其他混凝土
2.3.2 混 凝 土
2.3.2 混 凝 土
图2-31 泵送混凝土 施工
图2-32 碾压混凝土坝施工
2.3.2 混 凝 土
1.砌筑砂浆
砌筑砂浆是将砖、石砌块黏结成砌体的砂浆。砌筑砂浆可 黏结砖、石砌块以构成砌体，传递荷载、协调变形，是砌体 的重要组成部分。砌筑砂浆强度等级应根据设计要求或规范 规定确定，重要的砌体应选用强度等级高的砂浆。
2.3.3 砂 浆
1.烧结砖
图2-37 烧结砖
图2-38 烧结普通砖
2.4.1 砖
图2-39 几种多孔砖的规格和孔洞示意
图2-40 烧结空心砖
2.4.1 砖
2.蒸养（压）砖
蒸养（压）砖属于硅酸盐制品，是以石灰和含硅原料 （砂、粉煤灰、炉渣、矿渣、煤矸石等）加水拌和，经成 型、蒸养（压）制成。目前使用的蒸养（压）砖主要有粉煤 灰砖、灰砂砖和炉渣砖等，其规格尺寸与烧结普通砖相同。
土木工程概论_02土木工程材料
杭州西湖六和塔
杭州六和塔又名六合塔。 “六合”即天地、东南西北之意， 以显示其广阔的含义。六和塔位 于杭州西湖南面，钱塘江畔北岸， 月轮山上。六和塔，外观八面十 三层，内分七级（合佛教“救人 一命，胜造七级浮屠”之意）。 高五十九点八九米，占地八百八 十八平方米。
2.2 近代土木工程材料
2.2.1 钢材
一、钢材的分类 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。
2.2.1 钢材
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
钢 管
工字钢 H型钢
角钢
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。
2.1 传统土木工程材料
2.1.1 砖
砖的分类：
标准砖
多孔砖
砌块
2.1.2 瓦
瓦是屋面材料。
瓦，一般指粘土瓦。 以粘土（包括页岩、煤矸 石等粉料）为主要原料， 经泥料处理、成型、干燥 和焙烧而制成。粘土瓦的 生产工艺与粘土砖相似， 但对粘土的质量要求较高， 如含杂质少，塑性高，泥 料均化程度高等。中国目 前生产的粘土瓦有小青瓦、 脊瓦和平瓦。
2.2.3 混凝土
2、特种混凝土 (1) 轻集料混凝土（轻质砼、轻骨料砼）、 (2) 纤维增强混凝土（简称FRC） (3) 聚合物混凝土 (4) 道路混凝土（碾压砼） (5) 自密实混凝土
2.2.3 混凝土
3、钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土
钢筋混凝土是指 配置钢筋的混凝土。
钢筋骨架
2.2.3 钢筋混凝土的由来
土木工程概论 第2章新
2．2 混凝土
2．2．1 水泥 1．水泥的性质 水泥是水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性 浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料 胶结成整体，并形成坚硬石材的材料。
水泥按其用途及性能分为三类:通用水泥、 专用水泥、特性水泥。水泥按其主要水硬性物质名 称分为：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、 氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥，以火山灰性或潜在水 硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥。 水泥为干粉状物，加适量的水并拌合后便形成 可塑性的水泥浆体，水泥浆体在常温下会逐渐变稠直 到开始失去塑性，这一现象称为水泥的初凝；随着塑 性的消失,水泥浆体开始产生强度，此时称为水泥的终 凝；水泥浆体由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。 水泥浆体终凝后，其强度会随着时间的延长不断增长， 并形成坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。
北京市自2002年5月1日起，所有建筑工程 （包括基础部分）禁止使用粘土实心砖。采用几种新 型非粘土的页岩煤矸石多孔砖、页岩多孔砖，可用于 多层砖混结构0以上的墙体，以逐步取代粘土多孔砖。 新型非粘土砖有：
1）页岩煤矸石和页岩实心砖 这两种非粘土烧结实心砖与原粘土实心砖外形尺寸 完全相同，240mm×115mm×53mm。全面替代粘土实心 砖，可用于多层砖混结构的基础墙、暖气沟墙、室外 挡土墙及其他室内外原使用粘土实心砖的部位。
2．水泥品种பைடு நூலகம்
用于配制普通混凝土的水泥，可采用常用的五大类水泥。 1）硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、 适量石膏磨细制成。
2）普通硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料、6～15%混合材料、适量 石膏磨细制成。掺活性混合材料时，不得超过15%， 其中允许用5%的窑灰或10%的非活性混合材料代替。 与硅酸盐水泥相比，早期硬化速度梢慢，抗冻性与耐 磨性略差。普通硅酸盐水泥标号比较高，适用于重要 结构的高强混凝土和预应力混凝土。硬化较快，耐冻 性好。耐腐蚀性差，放热量大。硅酸盐水泥适用于一 般建筑工程，不适用于大体积、耐高温和海工结构。
土木工程概论教学课件第2章土木工程材料
钢结构
2.4 水泥
一、水泥的定义 水泥是粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在
空气中和水中凝结硬化，可将其它材料胶结成整，并形成坚硬石材 的材料 。
二、水泥的分类
•按化学成分划分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等系 列。
•硅酸盐水泥按掺混合材料的种类及数量不同，又分为硅酸盐水泥 、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤 灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。
常用的建筑塑料有：
聚氯乙烯塑料（PVC）、聚乙烯（PE）、聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）、酚醛树酯、不饱和聚脂树酯（UP）、环氧树酯（EP）等 。
三、建筑装饰材料
建筑装饰材料是指用于建筑物表面（如墙面、柱面、地面及顶 棚等）起装饰效果的材料。
建筑陶瓷 建筑玻璃
四、建筑涂料
建筑涂料是指涂敷于建筑物表面能干结成膜，具有防护、装饰、 防腐、防火或其他特殊功能的物质。
第2章 土木工程材料
2.1 概述 2.2 砖、瓦、砂、石、灰 2.3 钢材 2.4 水泥 2.5 木材 2.6 混凝土 2.7 砂浆 2.8 其他材料
二、建筑材料的分类
三、土木工程材料的产品标准
1
2
3
4
国家标准 行业标准 地方标准 企业标准
2.2 砖、瓦、砂、石、灰
一、砖
标准砖
多孔砖
空心砖
1-粗骨料；2-细骨料；3-水泥浆体
2.7 砂浆
砂浆是由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成， 其在土木工程中起黏结、铺垫、传递荷载的作用。 砌筑砂浆主要用于各类砌体结构的砌筑，以水泥砂浆或水泥石灰砂 浆为主。
2.8 其他材料
一、沥青及沥青防水卷材 沥青是一种有机胶凝材料，它是由多种碳氢化合物及其非金属衍
2.4 水泥
一、水泥的定义 水泥是粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在
空气中和水中凝结硬化，可将其它材料胶结成整，并形成坚硬石材 的材料 。
二、水泥的分类
•按化学成分划分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等系 列。
•硅酸盐水泥按掺混合材料的种类及数量不同，又分为硅酸盐水泥 、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤 灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。
常用的建筑塑料有：
聚氯乙烯塑料（PVC）、聚乙烯（PE）、聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）、酚醛树酯、不饱和聚脂树酯（UP）、环氧树酯（EP）等 。
三、建筑装饰材料
建筑装饰材料是指用于建筑物表面（如墙面、柱面、地面及顶 棚等）起装饰效果的材料。
建筑陶瓷 建筑玻璃
四、建筑涂料
建筑涂料是指涂敷于建筑物表面能干结成膜，具有防护、装饰、 防腐、防火或其他特殊功能的物质。
第2章 土木工程材料
2.1 概述 2.2 砖、瓦、砂、石、灰 2.3 钢材 2.4 水泥 2.5 木材 2.6 混凝土 2.7 砂浆 2.8 其他材料
二、建筑材料的分类
三、土木工程材料的产品标准
1
2
3
4
国家标准 行业标准 地方标准 企业标准
2.2 砖、瓦、砂、石、灰
一、砖
标准砖
多孔砖
空心砖
1-粗骨料；2-细骨料；3-水泥浆体
2.7 砂浆
砂浆是由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成， 其在土木工程中起黏结、铺垫、传递荷载的作用。 砌筑砂浆主要用于各类砌体结构的砌筑，以水泥砂浆或水泥石灰砂 浆为主。
2.8 其他材料
一、沥青及沥青防水卷材 沥青是一种有机胶凝材料，它是由多种碳氢化合物及其非金属衍
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02章土木工程材料
用途：配制石灰砂浆或混合砂浆，作为砌筑材料。
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、
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、
土木工程概论 第二章
建筑石膏的凝结硬化速度很快，在加水拌和后，最初成为可 塑的浆体，但很快就失去塑性并产生强度，随后发展成为坚硬的 固体。建筑石膏凝结硬化时体积略膨胀，这一性质使得石膏制品 的表面光滑、细腻，尺寸精确，形体饱满，装饰性好。
2.2.1 石膏
另外，建筑石膏还具有较好的防火、隔热、吸声和吸湿性， 但其耐水性和抗冻性较差。
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。 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。
2.1.3 砂
按其产源不同，天然砂可分为河砂、海砂和山砂。山砂表面 粗糙，颗粒多棱角，含泥量较高，有机杂质含量也较多，故质量 较差。海砂和河砂表面圆滑，但海砂含盐分较多，对混凝土和砂 浆有一定影响。河砂较为洁净，故应用较广。
木材是传统的建筑材料，在古建筑中广泛应用于寺 庙、宫殿以及民居等。由于木材具有质轻、高强，弹性 和韧性好，纹理美观，绝热和热工性能好等优点，在现 代土木工程中，木材仍属于重要的建筑材料。
2.1.6 木材
按树种的不同，木材一般分为针叶木材和阔叶木材。针叶树 叶细如针，材质较软，树干通直高大，质地均匀，且易于加工， 如图2-10所示，常用于制作梁、柱、门窗等，如松、柏、杉等； 阔叶树叶片宽大，如曲柳、榆、桦、柞（zu7，落叶乔木）等， 其材质较硬，树干较短，难以加工，但是强度高，纹理美观，宜 做室内装修及家具。
与天然石材相比，人造石材色彩艳丽、光洁度高，抗压耐磨、 韧性好、结构致密，比重轻、不吸水、耐侵蚀风化、放射性低，具 有资源综合利用的优势，是名副其实的绿色环保建材，被广泛用来 制作地砖、台面、水槽、洁具、浴缸，还可用在墙面、柱面、楼梯 踏步等的建筑装饰以及花盆、雕塑、工艺制品等艺术加工方面。
2.2.1 石膏
另外，建筑石膏还具有较好的防火、隔热、吸声和吸湿性， 但其耐水性和抗冻性较差。
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。 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。
2.1.3 砂
按其产源不同，天然砂可分为河砂、海砂和山砂。山砂表面 粗糙，颗粒多棱角，含泥量较高，有机杂质含量也较多，故质量 较差。海砂和河砂表面圆滑，但海砂含盐分较多，对混凝土和砂 浆有一定影响。河砂较为洁净，故应用较广。
木材是传统的建筑材料，在古建筑中广泛应用于寺 庙、宫殿以及民居等。由于木材具有质轻、高强，弹性 和韧性好，纹理美观，绝热和热工性能好等优点，在现 代土木工程中，木材仍属于重要的建筑材料。
2.1.6 木材
按树种的不同，木材一般分为针叶木材和阔叶木材。针叶树 叶细如针，材质较软，树干通直高大，质地均匀，且易于加工， 如图2-10所示，常用于制作梁、柱、门窗等，如松、柏、杉等； 阔叶树叶片宽大，如曲柳、榆、桦、柞（zu7，落叶乔木）等， 其材质较硬，树干较短，难以加工，但是强度高，纹理美观，宜 做室内装修及家具。
与天然石材相比，人造石材色彩艳丽、光洁度高，抗压耐磨、 韧性好、结构致密，比重轻、不吸水、耐侵蚀风化、放射性低，具 有资源综合利用的优势，是名副其实的绿色环保建材，被广泛用来 制作地砖、台面、水槽、洁具、浴缸，还可用在墙面、柱面、楼梯 踏步等的建筑装饰以及花盆、雕塑、工艺制品等艺术加工方面。
土木工程概论第2章工程材料
第二十一页，编辑于星期六：二十点 五十八分。
2-7 材料试验与结构试验
一 材料试验 ❖ 抗压和抗拉强度试验一般在压力试验机和万能试验机
上进行； ❖ 对钢筋受拉试验时要粘贴丝式应变片或箔式应变片测
量行应抗变压，强弹度性试模验量 ，依 认据 为其E拉压 强确度定相，等钢。筋一般不进 ❖ 对于混凝土抗压强度一般有两种：立方体抗压强度和
❖ 钢结构的连接方法有 ：焊接、栓接、铆接
第十八页，编辑于星期六：二十点 五十八分。
❖ 现在，国内外都在利用钢管建造空间网架结构， 这种结构使用与大跨度中。另外，工程中海常 用压型钢板作为屋面板。近年来轻钢结构虽然 材料费用较高，但其运输及重量减轻导致基础 费用降低，而且工期可以缩短1/2,综合效益较 好。
毛石(其中含毛板石、平板石、乱毛石)
第二页，编辑于星期六：二十点 五十八分。
❖ 砖是用黏土烧制而成，有红砖和青砖。
青砖在土窑中烧制，在窑中经浇水浸闷制成；
红砖在旋窑中大批生产，不需浇水浸闷。 标准砖的规格：240mm*115mm*53mm
除了标准砖以外，还有灰砂砖和烟灰砖等，统称为硅酸 盐砖。 除了实心砖以外，还有空心砖（容易烧透，符合 “轻质高强”的发展方向），承重空心砖的空洞都是竖 向的，其空洞率一般在25%~30%,一般尺寸有： 240*115*90,240*180*115和190*190*90
第八页，编辑于星期六：二十点 五十八分。
❖ 轻骨料混凝土系指自重不大于18千克每立方 米的混凝土。我国的轻骨料混凝土有粉煤灰陶 粒、黏土陶粒、页岩陶粒、膨胀矿渣珠、浮石 及火山渣等，其中浮石混凝土单位自重9~14 千克每立方米；煤矸石混凝土为全轻混凝土。
❖ 加气混凝土和泡沫混凝土是在砂浆中分别加入 发气剂和泡沫剂制成的，自重5~6.5千克每立 方米，用作保温隔热材料构件。
2-7 材料试验与结构试验
一 材料试验 ❖ 抗压和抗拉强度试验一般在压力试验机和万能试验机
上进行； ❖ 对钢筋受拉试验时要粘贴丝式应变片或箔式应变片测
量行应抗变压，强弹度性试模验量 ，依 认据 为其E拉压 强确度定相，等钢。筋一般不进 ❖ 对于混凝土抗压强度一般有两种：立方体抗压强度和
❖ 钢结构的连接方法有 ：焊接、栓接、铆接
第十八页，编辑于星期六：二十点 五十八分。
❖ 现在，国内外都在利用钢管建造空间网架结构， 这种结构使用与大跨度中。另外，工程中海常 用压型钢板作为屋面板。近年来轻钢结构虽然 材料费用较高，但其运输及重量减轻导致基础 费用降低，而且工期可以缩短1/2,综合效益较 好。
毛石(其中含毛板石、平板石、乱毛石)
第二页，编辑于星期六：二十点 五十八分。
❖ 砖是用黏土烧制而成，有红砖和青砖。
青砖在土窑中烧制，在窑中经浇水浸闷制成；
红砖在旋窑中大批生产，不需浇水浸闷。 标准砖的规格：240mm*115mm*53mm
除了标准砖以外，还有灰砂砖和烟灰砖等，统称为硅酸 盐砖。 除了实心砖以外，还有空心砖（容易烧透，符合 “轻质高强”的发展方向），承重空心砖的空洞都是竖 向的，其空洞率一般在25%~30%,一般尺寸有： 240*115*90,240*180*115和190*190*90
第八页，编辑于星期六：二十点 五十八分。
❖ 轻骨料混凝土系指自重不大于18千克每立方 米的混凝土。我国的轻骨料混凝土有粉煤灰陶 粒、黏土陶粒、页岩陶粒、膨胀矿渣珠、浮石 及火山渣等，其中浮石混凝土单位自重9~14 千克每立方米；煤矸石混凝土为全轻混凝土。
❖ 加气混凝土和泡沫混凝土是在砂浆中分别加入 发气剂和泡沫剂制成的，自重5~6.5千克每立 方米，用作保温隔热材料构件。
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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：
（1）金属纤维。如钢纤维、不锈钢纤维；
（2）无机纤维。天然矿物纤维（温石棉、青石棉、铁石棉）
和人造纤维（抗碱玻璃纤维和抗碱矿棉等碳纤维）；
丽装饰性好等；
木材的缺点：构造不均匀、各向异性，易吸湿吸水，产生 较大的湿胀、干缩变形，易燃易腐等；
2.2 近代土木工程材料
2.2.1 钢材
19世纪初，钢材开始用于建造桥梁和房屋。 钢材的优点：强度高、构件截面尺寸小、金属材料具有光 泽，外表华美，质地坚实，具有良好的加工性能；
钢材的缺点：易锈蚀、耐火性差等；
2.1.1 砖 缺点：粘土砖取土毁田量大、能耗高、自重大、施工生产劳 动强度高、工效低。
页岩
烧结页岩砖
2.1 早期土木工程材料
2.1.2 瓦
瓦是屋面材料，种类众多，早期常用的是小青瓦。按成分分为： 粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、玻璃钢瓦、聚 乙烯瓦、沥青瓦；按形状分为平瓦和波形瓦
小青瓦屋面
土木工程概论
第2章 土木工程材料
2.1 早期土木工程材料
早期使用的土木工程材料主要有砖、瓦、 砂、石、灰、木材等。
2.1.1 砖
优点：制砖原料容易取得，生 产工艺简单、价格低、体积小， 便于组合，且结构的耐久性和 耐候性好。
标准粘土砖240mm×115mm×53mm）
多孔砖
炉渣砖
粉煤灰砖
2.1 早期土木工程材料
小青瓦
2.1 早期土木工程材料
2.1.3 石材
石材是最古老的土木工程材料之一，天然石材具有 如下优点： 1）很高的抗压强度；
2）良好 的耐磨性和耐久性；
3）加工后表面美观富于装饰性； 4）资源分布广、蕴藏量丰富、便于就地取材、生 产成本低等。
2.1 早期土木工程材料
2.1.3 石材
此外还有：长城、 比萨斜塔等著名建筑 和遍布全国的石拱桥
凡尔赛宫（1661-1689）
2.1 早期土木工程材料
2.1.4 砂石
混凝土组成材料中，石子称为粗骨料，砂称为细骨料。石子除 用作混凝土粗骨料外，也常用于路桥工程和铁道工程的路基道 渣等。石子分碎石和卵石。
碎石（由天然岩石或卵石经破碎、筛
分而得粒径大于5mm的岩石颗粒）
卵石（岩石经自然条件作用而形成的
土木工程常用钢材的种类：钢筋、钢丝、角钢、槽钢工字 钢、钢板和.2 水泥
1、定义及分类 水泥至今已有170多年历史，与钢材、木材一起并称为土木工 程的三大基础材料。 水泥：是粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体， 能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料胶结成整体， 并形成坚硬石材的材料； 水泥的分类缺点：
随着塑性的消失，水泥浆开始产生强度，称为水泥的终凝；
水泥浆由初凝——终凝过程称为水泥的凝结； 水泥浆终凝后，其强度随时间的延长不断增长，并形成坚硬 的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。
2.2 近代土木工程材料
2、其他品种水泥
（1）快硬硅酸盐水泥 以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示 标号的水硬性胶凝材料称为快硬硅酸盐水泥。 因其硬化速度快，故适用于紧急抢修工程、低温施工工程等。 但在运输和存储时应注意防潮，不能与其他水泥混合使用， 同时因其水化放热量大而迅速，不适合于大体积混凝土工程。
方体抗压强度标准值为20MPa； 我国一般采用150mm ×150mm ×150mm的标准立方体 试块，也可采用如下的非标准试块： 100mm ×100mm ×100mm（换算成标准试块强度时×
0.95），200mm ×200mm ×200mm（换算成标准试块强度
时× 1.05 ）
2.2 近代土木工程材料
（3）有机纤维。合成纤维（聚乙烯、聚丙烯、尼龙等）和植
物纤维（麻、龙舌兰等）；
2.3 现代土木工程材料
2.3.4 绿色建材 又称生态建材、环保建材和健康建材，绿色可归纳为“环保、 健康、安全、节能”八个字。 1、基本特征： 1）尽量少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物； 2）采用低能耗、无污染环境的生产技术； 3）生产中不得使用甲醛、芳香族、碳氢化合物等，不得使用铅、 镉、鉻及其化合物制成的颜料、添加剂和制品； 4）不损害人体健康，而有益于人身健康； 5）产品具有抗菌、灭菌、除霉、除臭、隔热保温、防火、调温、 消磁、防辐射、抗静电等多种功能； 6）可循环利用和回收利用，物污染废弃物。
按用途及性能分：通用水泥、专用水泥、特性水泥；
按其主要水硬性物质名称分：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥， 氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等；
2.2 近代土木工程材料
2、硅酸盐水泥
是由硅酸盐水泥熟料、0%-5%石灰石或粒化高炉矿渣、 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 硅酸盐水泥为干粉状，加适量水并拌合后便形成可塑性的水 泥浆体。 水泥浆体在常温下变稠直至开始失去塑性，称为水泥的初凝；
2.3 现代土木工程材料
2.3.1 高强度混凝土
高强混凝土：混凝土强度等级在C60级以上的泥混凝土，目前 实际工程中应用的最高强度等级已达C200；
高强混凝土是通过掺入超细活性掺合料，使他们在水泥 浆中微细孔隙中水化，减少和填充混凝土中的毛细孔，达到增 密和增强的作用。 优点：强度高
缺点：比较脆，施工难度大
2.3 现代土木工程材料
2.3.2 高性能混凝土 高性能混凝土：是一种能符合特殊性能综合与均匀性要求的混 凝土，此种泥混凝土往往不能用常规的混凝土组分材料和通常 的搅拌、浇捣和养护的习惯做法所获得。
主要指标：超高的强度、低渗透性、良好的结构性能、优越的
耐久性、可观的经济效益、环保性。
2.3 现代土木工程材料
2.2.3
1、分类 按胶凝材料分：水泥混凝土，沥青混凝土、石膏混凝土和聚合 物混凝土； 按表观密度分：重混凝土（ ρ>2600kN/m3），普通混凝土 （ ρ=19502600kN/m3），轻混凝土（ ρ<1950kN/m3）； 按使用功能分：结构用混凝土，道路混凝土，水工混凝土，耐 热混凝土，耐酸混凝土和防辐射混凝土； 按施工工艺不同分：喷射混凝土，泵送混凝土，振动灌浆混凝 土； 此外为了克服混凝土抗拉强度低的缺陷，还可将混凝土与其他 材料复合，出现了钢筋混凝土，预应力混凝土和各种纤维混凝 土等。
混凝土
2.2 近代土木工程材料
2、普通混凝土
是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、细集料（砂）和水拌合， 经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用， 并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表 面并填充骨料间隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土 拌合物具有良好的工作性能，硬化后浆将骨料胶结在一起，形 成坚实的整体。 3、特种混凝土 为满足工程特殊用途，在某些工程中经常使用如下特种水泥混 凝土： （1）轻骨料混凝土；（2）纤维混凝土（简称FRC）；（3） 聚合物混凝土；（4）道路混凝土（碾压混凝土）；（4）自密 实混凝土。
水泥浆体在常温下变稠直至开始失去塑性，称为水泥的初凝；
2.2 近代土木工程材料
2、其他品种水泥 （2）白色硅酸盐水泥 由白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材 料，称为白色硅酸盐水泥（白水泥）。 （3）高铝水泥 是一种快硬、高强、耐热、耐腐蚀的胶凝材料，主要有早期强 度高、耐高温和耐腐蚀的特点。主要用于工期紧急的工程，如 国防、道路和特殊抢修工程，也可用于冬期施工的工程。 （4）膨胀水泥 由硅酸盐水泥熟料与适量石膏和膨胀剂磨细制成的的水硬性胶 凝材料称为膨胀水泥。 适用于：大口径输水管和各种输油、输气管，有抗渗要求工程、 要求补偿收缩的混凝土工程等。
2.2 近代土木工程材料
2.2.3 混凝土 混凝土是由胶结材料（水泥浆）、骨料（粗集料即碎石或卵石， 细集料即砂）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（砼-tong）。 混凝土强度等级：是以混凝土英文名称Concrete的第一个字母
加上其立方体抗压强度标准值来表达，如C20即表示混凝土立