土木工程材料讲解
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：
(完整版)《土木工程材料》
《土木工程材料》重要知识点一、材料基本性质（1）基本概念1.密度：状态下单位体积（包括材料实体及开口孔隙、闭口孔隙）的质量，俗称容重；3.表观密度：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；4.堆积密度：散粒状材料单位体积（含物质颗粒固体及其闭口孔隙、开口孔隙体积以及颗粒间孔隙体积）物质颗粒的质量；5.孔隙率：材料中的孔隙体积占自然状态下总体积的百分率6.空隙率：散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积（开口孔隙与间隙之和）占堆积体积的百分率；7.强度：指材料抵抗外力破坏的能力（材料在外力作用下不被破坏时能承受的最大应力）8.比强度：指材料强度与表观密度之比，材料比强度越大，越轻质高强；9.弹性：指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质；10.塑性：指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，这种不能恢复的变形称为塑性变形；11.韧性：指在冲击或震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质；12.脆性：指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质；13.硬度：指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力；14.耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力；15.亲水性：当湿润角≤90°时，水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子之间的相互吸引力，这种性质称为材料的亲水性；16.憎水性：当湿润角＞90°时，水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子之间的吸引力，这种性质称为材料的憎水性；亲水性材料憎水性材料17.润湿边角：当水与材料接触时，在材料、水和空气三相交点处，沿水表面的切线与水和固体接触面所成的夹角称为湿润边角；18.吸水性：指材料在水中吸收水分的性质；19.吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，以含水率表示；20.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；21.抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质；22.抗冻性：指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用（冻融循环）而不破坏、强度又不显著降低的性质；23.导热性：当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的能力称为导热性；24.热容量：材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。
土木工程材料讲解
特点：①可塑性较好； ②硬化速度慢、强度低；
③保水性好，耐水性差； ④硬化时体积收缩大。 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。
一、石灰
石灰：主要成分为碳酸钙的石灰石在适当温度下煅烧，所得以氧化钙
为主要成分的材料即石灰。 生石灰的“熟化”：土木工程中使用石灰时，通常将生石灰加水，使其 消解成消石灰，这个过程称为生石灰的“消化”（又称“熟化”）。生石 灰加水后生成消石灰细粒并放出大量热量，且熟化后体积可增大1～2.5倍 。
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
剂外，更多则是用于制造各种石膏制品，如各类石膏板和石膏砌体等。
石膏板
石膏板是以建筑石膏为主要原料经制浆、浇筑、凝固、烘干等工 序制成的一种轻质板材。 纸面石膏板：纸面石膏板是在建筑石膏中掺入纤维材料和外加剂构 成芯材，两面用纸作护面而成的一种轻质板材。 空心石膏条板：以建筑石膏为主要原料加入适量纤维材料，经拌和 成料浆、浇注成型、抽芯、干燥等工艺制成的轻质板材。 装饰石膏板：在建筑石膏中掺入适量纤维增强材料等，与水搅拌成 均匀的浆体，经浇筑、干燥而成的装饰板材。在浇筑时采用不同 的模具，可以获得不同花纹图案的正方形板材。
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。
第一章土木工程材料讲解
公式见教材
4.比强度---材料的强度与其表观密度之比.是衡量材料轻质、
高强的指标。
例:直径为Ø18mm的钢筋,最大破坏荷载460KN,求 其抗拉强度f
在工程上，通常采用破坏试验法对材料的强度 进行实测。将预先制作的试件放置在材料试验机 上，施加外力（荷载）直至破坏，根据试件尺寸 和破坏时的荷载值，计算材料的强度。
体转换。 如在水泥、混凝土中使用的粒化高炉矿渣、火山灰、粉 煤灰等均属玻璃体，在有水存在条件下，它们能与石膏、 石灰发生反应，生成具有水硬性的产物。
晶体
非晶体（玻璃体）
胶体
❖ 是指以极微小的质点（1～100μm ）分散在介质中所形 成的结构
❖ 具有较强的粘结力： 原因：由于胶体的质点很微小，其总的表面积很大， 因而表面能很大，有很强的吸附力， 例如：胶体硅酸盐水泥水化产物中的胶体将砂石粘结 在一起形成整体，就形成了混凝土。
硅酸盐水泥的早期强度越高，水化热越大，因此适用于冬
季施工。
➢定义：材料中结构相近性质相同的均匀部分矿物。
➢例如，自然界中的物质可以分为气、固、液三大相
➢同一种材料可以由多相的相组成。
例如建筑钢材就有铁素体、渗碳体和珠光体，它
相
们的比例不同，就能生产出不同强度和塑性的钢
组
成
材。
➢两种或以上相组成的材料是复合材料。
小结：
组成+结构共同决定性质: 组成不同，性质不同 如，混凝土与钢材。 组成相同，结构不同，性能也不同。 如：C有三种形态——不定型碳、石墨和金刚石。
从组成和结构上来研究建筑材料的性质，才能深入其 本质，对改进与提高材料性能以及创制新型材料都有着 重要的意义。料结构
大理岩的致密表面图
土木工程材料介绍(PPT 65张)
加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为“墨水瓶”
结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸
发形成的毛细孔。故吸水及导湿均缓慢，材料的吸水性 不仅要看孔数量多少，还需看孔的结构。
第一章 材料的基本性质
1.1.4 材料与水有关的性质
1.1.4.1 亲水性与憎水性
1.1.4.2 吸水性与吸湿性
1.1.4.3 耐水性 1.1.4.4 抗渗性 1.1.4.5 抗冻性
第一章 材料的基本性质
思考
用什么指标来衡量材料对水的抵抗能力？
耐水性 抗渗性 抗冻性
第一章 材料的基本性质
1.1.4.3 耐水性
1、概念——指材料长期在水的作用下，保持其原有性质不变的能力，用 软化系数K软表示。 2、表达式：
K软
式中：
f饱 f干
f饱--- 材料吸水饱和状态下的抗压强度，MPa 。 f干--- 材料在干燥状态下的抗压强度，MPa 。
第一章 材料的基本性质
1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度
二、各类密度测定办法 4、砂堆积密度的测定——漏斗+容量筒
颗粒材料 空 隙
将容量筒内材料 刮平，容量筒的 容积即为材料堆 积体积。
第一章 材料的基本性质
1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料
1、密实度
指材料体积内固体物质填充的程度。计算式如下：
封闭孔
连通孔
第一章 材料的基本性质
1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料
4、孔隙率（或密实度）、孔隙特征在工程中的作用。
a.影响材料的性质
一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越 少，则：强度越高，吸水性越小，抗渗性和抗冻性 越好，但导热性越差。 b.通过改变孔隙率和孔隙特征改善材料性能
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、
土木工程材料讲解
⼟⽊⼯程材料讲解绪论⼀、⼟⽊⼯程材料及其分类⼴义上的⼟⽊⼯程材料是⼈类建造建筑物时所⽤⼀切材料和制品的总称，种类极为繁多。
1.按主要组成成分分类图0.1 ⼟⽊⼯程材料的分类2.按使⽤功能分类根据⼟⽊⼯程材料在建筑物中的部位或使⽤性能，⼤体可分为建筑结构材料、墙体材料、建筑功能材料三⼤类。
3.按材料来源分类根据材料来源，可分为天然材料与⼈造材料。
⽽⼈造材料⼜可按冶⾦、窑业（⽔泥、玻璃、陶瓷等）、⽯油化⼯等材料制造部门来分类。
⼀般把各种分类⽅法经适当组合后对材料种类进⾏划分。
如装饰砂浆、沥青防⽔材料等。
⼆、⼟⽊⼯程材料在⼟建⼯程中的地位⼟⽊⼯程材料在⼟⽊建筑⼯程中有着举⾜轻重的地位。
⾸先，⼟⽊⼯程材料是⼀切⼟⽊⼯程的物质基础。
第⼆，⼟⽊⼯程材料与建筑、结构和施⼯之间存在着相互依存、相互促进的密切关系。
第三，建筑物和构筑物的功能和使⽤寿命在很⼤程度上由⼟⽊⼯程材料的性能决定。
第四，⼟建⼯程的质量，主要取决于材料的质量控制。
最后，建筑物和构筑物的可靠度评价，相当程度地依存于材料的可靠度评价。
三、⼟⽊⼯程材料的发展趋势遵循可持续发展战略，⼟⽊⼯程材料的发展趋势表现为：（1）⾼性能化（2）⾼耐久性（3）多功能化（4）绿⾊环保（5）智能化另外，主产品和配套产品应同步发展，并解决好利益平衡关系。
同时，为满⾜现代⼟⽊⼯程结构性能和施⼯技术的要求，材料的应⽤应向着⼯业化⽅向发展。
四、⼟⽊⼯程材料的检验⽅法及标准化1.⼟⽊⼯程材料的质量检验⽅法通常可采⽤实验室内原材料性能检验、实验室内模拟结构鉴定及现场鉴定等⽅法。
本课程主要着重介绍实验室内材料性能的检验，包括下列内容：⑴物理性能检验⑵⼒学性能检验⑶材料与⽔有关的性能检验2.⼟⽊⼯程材料的标准化⼟⽊⼯程材料涉及的标准主要包括两类。
⼀是产品标准。
其内容主要包括：产品规格、分类、技术要求、检验⽅法、验收规则、应⽤技术规程等；⼆是⼯程建设标准。
其内容有⼟⽊⼯程材料选⽤有关的标准，有各种结构设计规范、施⼯及验收规范等。
土木工程材料名词解释
土木工程材料名词解释土木工程是指利用土木工程材料进行建筑、道路和基础设施的设计和建造。
土木工程材料是指在土木工程中使用的各种材料，包括钢筋、混凝土、砖石、沥青、木材等。
本文将对一些常见的土木工程材料进行解释和介绍。
1. 钢筋：钢筋是用于混凝土结构中的一种重要材料。
它具有高强度和延性，可以增加混凝土结构的抗拉能力，提高结构的稳定性和承载能力。
2. 混凝土：混凝土是一种由水泥、骨料、水和掺合料混合而成的材料。
它具有良好的抗压和耐久性能，被广泛应用于土木工程的建筑物、桥梁和道路等结构中。
3. 砖石：砖石是一种常见的建筑材料，用于砌筑墙体和结构。
砖石有吸水性和耐火性能，可以根据需要选择不同类型的砖石，如红砖、砖块等。
4. 沥青：沥青是一种由石油加工而成的黑色粘稠物质，广泛应用于道路铺设中。
它具有良好的黏附性和抗水性能，可以增加道路的耐久性和抗滑性。
5. 木材：木材是一种常见的建筑材料，用于构建地板、梁柱和其他木结构。
木材具有轻质、强度高和易加工等特点，被广泛应用于建筑行业。
6. 预应力混凝土：预应力混凝土是一种通过在混凝土中引入预应力钢筋来提高结构性能的材料。
通过预应力作用，可以减小结构产生的裂缝，增加结构的抗震和承载能力。
7. 砂浆：砂浆是一种由水泥、砂子和水混合而成的粘稠物质。
它被用于砌筑砖墙、抹灰和填缝等工作中。
砂浆具有良好的可塑性和粘结性，可以保证砖石之间的连接和密封性。
8. 柱状钢筋：柱状钢筋是一种用于增强混凝土柱的钢筋。
它具有较大的截面积和抗弯能力，能够增加混凝土柱的承载能力和稳定性。
9. 碎石：碎石是一种由石头碎裂而成的骨料，常用于混凝土配料和道路铺设中。
碎石具有较好的力学性能，可以增加混凝土的强度和稳定性。
10. 柏油：柏油是一种黑色粘稠物质，它主要由沥青和颗粒状物质组成。
柏油常用于路面的封装和保护，可以提高道路的耐久性和平整度。
以上是一些常见的土木工程材料的解释和介绍。
在土木工程中，选择合适的材料对于建筑物的质量和安全至关重要。
《土木工程概论》第2章 土木工程材料
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。
土木工程材料讲授内容
土木工程材料讲授内容第一章：关于材料密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、吸水率等的计算；概念：亲水性、憎水性、耐水性指标、比强度等。
第二章：屈服强度、抗拉强度、强屈比、疲劳破坏机理、钢材基本晶体组织、冷加工概念和增强机理、时效及其分类、钢材腐蚀机理和防腐措施、钢材的高温性能和防火措施。
第三章：石灰、石膏和水玻璃的成分、性质与技术要求、过火石灰的危害和处理、水泥生产过程和加入适量石膏的原因、水泥的技术要求、初凝、终凝、水泥安定性不良的因素和检测方法、硅酸盐水泥主要矿物、特性、水化产物、几种通用水泥特性和适用范围、水泥石腐蚀与防护、特性专用水泥组成和机理。
第四章：骨料的技术要求、混凝土外加剂的作用机理、和易性的组成和检测指标、和易性影响因素、强度等级、变形性能、徐变概念和影响、耐久性和措施、普通混凝土配合比计算。
砂浆和易性指标、砌筑强度影响因素。
第五章：烧结普通砖技术要求、蒸压加气混凝土生产过程机理、石材分类。
第六章：石油沥青基本组成、胶体结构、沥青主要性能与测试、沥青牌号和性质关系、沥青掺配、乳化沥青、沥青混合料主要结构类型、性质。
第七章、第八章、第九章课后题。
重点简答：1、水泥生产为什么加适量石膏？2、水泥体积安定性不良因素与测试方法？3、混凝土碳化概念与影响。
4、水泥石的侵蚀与防治。
5、过火石灰危害与防治。
6、混凝土体积变形哪些？7、钢材的冷加工与强化机理。
8、钢材的时效与处理分类。
9、钢材的腐蚀与防治。
10、钢砼中钢筋的腐蚀与防治。
11、钢材的高温性能与防火。
12、砂率对和易性的影响？13、砼中减水剂的作用机理。
14、矿物外加剂对砼的影响。
15、混凝土的徐变和影响。
16、水泥水化主要的水化产物？。
《土木工程材料》
《土木工程材料》
土木工程材料是指在土木工程中使用的各种材料，包括混凝土、钢筋、砖块、石材等。
混凝土是土木工程中最常用的材料之一、它由水泥、骨料、细骨料和
掺合料等组成。
混凝土可分为普通混凝土和特种混凝土。
普通混凝土用于
一般建筑物，而特种混凝土用于桥梁、高楼等特殊场合。
混凝土具有良好
的耐久性和抗压性能，而且施工方便、成本低廉，因此被广泛应用于土木
工程中。
钢筋是用于增强混凝土强度的材料。
它可以分为普通钢筋和预应力钢筋。
普通钢筋用于一般建筑物，而预应力钢筋用于桥梁、大型厂房等需要
承受较大荷载的结构。
钢筋具有高强度、耐腐蚀等优点，可以有效提高混
凝土的抗拉强度。
砖块是建筑物中常用的装饰材料。
它由黏土或其他粘结材料制成，具
有良好的保温性能和隔音性能。
砖块可分为红砖和轻质砖两种。
红砖适用
于一般建筑物，而轻质砖适用于需要提高保温性能和降低载荷的建筑物。
石材是一种常用的建筑材料，主要有大理石、花岗岩、砂岩等。
石材
具有良好的抗风化性能和装饰效果，广泛应用于外墙装饰、地面铺装等。
此外，还有玻璃、金属、木材等材料在土木工程中也有重要的应用。
玻璃用于建筑物的窗户、门等，木材用于建筑的结构、地板等，金属用于
钢结构、屋顶等。
总体而言，土木工程材料是保证建筑物耐久、坚固和美观的基础，不
同类型的材料在不同的场合有着不同的应用。
因此，对于土木工程材料的
选择和使用应根据具体的需求和环境来确定，以确保工程的质量和安全性。
土木工程材料知识点
土木工程材料知识点
一、金属材料
金属材料在土木工程中广泛应用，常见的金属材料有钢铁和铝。
钢铁
是最常用的金属材料，它具有高强度、耐腐蚀和可塑性等优点，在建筑和
桥梁中常用于梁、柱和框架等结构。
铝具有轻质、耐腐蚀和可回收等特点，在建筑和航空领域中得到广泛应用。
二、非金属材料
1.混凝土：混凝土是最常见的非金属材料之一，它由水泥、沙子、石
子和水混合而成。
混凝土具有耐久性和承载能力，用于制作基础、柱、梁
和板等结构部件。
2.砖石：砖石是一种常用的建筑材料，它具有一定的强度和耐久性。
砖石常用于墙体和地面铺装等部位。
3.玻璃：玻璃是一种透明材料，它具有良好的光透性和美观性。
玻璃
在建筑中常用于窗户、幕墙和隔断等部位。
三、复合材料
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成，具有优良的性能。
在
土木工程中，常见的复合材料有玻璃纤维和碳纤维增强复合材料。
1.玻璃纤维增强复合材料：玻璃纤维增强复合材料具有优异的抗冲击
性和耐腐蚀性，被广泛应用于桥梁、塔架和风力发电机塔等结构中。
2.碳纤维增强复合材料：碳纤维增强复合材料具有高强度和刚度，重
量轻，被广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
总之，土木工程材料是土木建筑领域的重要组成部分，选择合适的材料对于项目的成功非常重要。
随着科技的发展，新型的材料也不断涌现，为土木工程领域带来了更多的选择。
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
土木工程材料小知识点讲解
土木工程材料小知识点讲解1.混凝土：混凝土是土木工程中最常用的材料之一，它由水泥、砂子、碎石和水按一定比例混合而成。
混凝土的主要特点是强度高、耐久性好、施工方便。
混凝土的强度与水泥的品种、用量、砂子和碎石的种类、级配、水灰比等因素有关。
2.钢筋：钢筋是混凝土加固的主要手段之一，它能够承受混凝土受力时产生的拉力，并将其转化为压力，从而增强混凝土的抗拉性能。
钢筋一般由普通钢、中碳钢和低合金高强度钢制成。
在工程中，钢筋的直径、弯曲度和间距等参数需要根据设计要求来确定。
3.砖石：砖石是土木工程中常用的一种建筑材料，它由黏土、石灰和石英砂等原料经过高温烧制而成。
砖石的种类较多，常见的有红砖、空心砖、实心砖等。
砖石具有良好的耐磨性、耐候性和保温隔热性能，广泛应用于建筑物的墙体、地板和隔墙等部位。
4.木材：木材是一种常见的建筑材料，它具有比较好的弯曲性能、隔热保温性能和吸声性能等特点。
木材的种类很多，常见的有松木、柚木、橡木等。
在使用木材时，需要注意其干燥度、材质均匀性和受力性能等因素，以确保结构的稳定性和安全性。
5.沥青：沥青是一种常用的道路材料，它具有良好的抗水性、抗老化性和粘结性能。
沥青常用于铺设公路路面和停车场等地方。
沥青的种类较多，主要分为天然沥青和合成沥青两大类。
在使用沥青时，需要注意其质量和温度等因素，以确保道路的平整性和耐久性。
6.玻璃纤维：玻璃纤维是一种轻质玻璃纤维增强材料，它具有良好的抗拉、扭转和弯曲性能。
玻璃纤维常用于制作复合材料，如玻璃纤维增强塑料和玻璃纤维增强水泥。
这些材料具有重量轻、耐腐蚀、隔热隔音等特点，在土木工程中应用广泛。
7.膨胀土：膨胀土是一种具有膨胀性能的土壤，当受到水分的浸润或干燥时，会发生体积扩大或收缩的现象。
膨胀土在土木工程中需要特别注意，特别是在地基处理和道路基层等方面。
在施工过程中，应该根据膨胀土的特性采取相应的措施以确保工程的稳定性。
8.防水材料：防水材料是土木工程中常用的一种材料，它可以防止水的渗透和渗漏。
土木工程材料基础知识
材料的基本性质：1.密度：是指材料在干燥绝对密实状态下单位体积的质量。
(不随环境而变)公式：，测量方法：磨碎用李氏密度瓶测量；2.表观密度:是指材料在自然状态下单位体积的质量。
公式:,测量方法：直接测几何尺寸或是在表面涂蜡用排水置换法测量体积；（注：表观密度通常是指在气干状态下，在烘干状态下是干表观密度）3.堆积密度:是指粉状或粒状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。
公式：4.密实度：材料内部材料的体积所占总体积的百分比。
公式：5.孔隙率：指散粒或粉状材料颗粒之间的空隙体积占总体积的百分率.公式：6.填充率：颗粒或粉状材料中材料表观密度占堆积密度的比值。
公式：7.空隙率: 颗粒或粉状材料在堆积体积内空隙占总体积的比率。
公式：8.孔隙率的影响:(1)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。
而且材料的孔隙在自然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。
(2)对强度的影响：孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会发生变化，如：孔隙处的应力集中。
(3)对吸水性的影响：开口大孔，水容易进入但是难以充满；封闭分散的孔隙，水无法进入。
当孔隙率大，且孔隙多为开口、细小、连通时，材料吸水多。
(4)对抗渗性的影响：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，并连通开口时，材料具有较高的渗透性；如果孔隙率小，孔隙封闭不连通，则材料不易被水渗透。
(5)对抗冻性的影响：连通的孔隙多，孔隙容易被水充满时，抗冻性差。
(6)对导热性的影响：如果材料内微小、封闭、均匀分布的孔隙多，则导热系数就小，导热性差，保温隔热性能就好。
如果材料内孔隙较大，其内空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。
(7)闭空孔含量愈大，则材料的保温性能愈好、耐久性愈好。
9.亲水性和憎水性的判断：润湿角θ，θ是亲水材料，θ是憎水材料；10.吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质。
土木工程材料讲义
土木工程材料讲义一、引言二、水泥水泥是土木工程中常用的建筑材料。
它是通过石灰石和粘土经过石灰窑煅烧而得到的粉末状物质。
水泥具有良好的硬化性能和耐久性能，可以用于制作混凝土、砂浆和砌体等。
常见的水泥有硅酸盐水泥、硫酸盐水泥和铝酸盐水泥等。
三、钢筋钢筋是土木工程中常用的钢材，它具有高强度、高韧性和良好的可塑性。
钢筋的主要作用是增加混凝土的抗拉强度，使混凝土构件具有更好的承载能力。
钢筋的种类有很多，常见的有普通钢筋、螺纹钢筋和带肋钢筋等。
四、砂石砂石是土木工程中常用的骨料材料，它是指粒径小于5mm的颗粒状物质。
砂石可以用于制作混凝土、沥青路面和砌体等。
砂石的种类有很多，常见的有河砂、山砂和人造砂等。
砂石的性质包括粒度、坚实度和吸水性等。
五、混凝土混凝土是土木工程中最常用的构造材料之一、它由水泥、砂石和水按一定比例混合而成。
混凝土具有良好的抗压性能、耐久性能和可塑性，可以用于制作各种混凝土构件，如梁、柱和板等。
混凝土的性能主要包括强度、抗渗性和收缩性等。
六、常见问题在土木工程中，常常会遇到一些与材料相关的问题。
例如，混凝土表面的龟裂、钢筋的腐蚀、砂石的含水率过高等。
这些问题都会影响到土木工程的质量和寿命。
因此，在施工中需要注意选择合适的材料，并采取相应的措施预防和解决问题。
七、结语土木工程材料是土木工程建设不可缺少的组成部分，它们直接关系到土木工程的质量和寿命。
在选择和使用土木工程材料时，需要考虑其性能特点和应用要求，并注意预防和解决常见问题。
只有合理选择和使用材料，才能保证土木工程的安全和可靠。
以上是关于土木工程材料的讲义，主要介绍了水泥、钢筋、砂石和混凝土等常用材料的性能特点、应用范围以及常见问题。
希望对土木工程材料的学习和应用有所帮助。
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绪论、土木工程材料及其分类广义上的土木工程材料是人类建造建筑物时所用一切材料和制品的总称，种类极为繁多。
1. 按主要组成成分分类黑色金属一一钢、铁、不锈钢等 有色金属一一铅、铜等及其合金天然石材一一砂、石及石材制品等 烧土制品及熔融制品一一砖、瓦、玻璃等胶凝材料一一石灰、石膏、水泥、水玻璃等 混凝土及硅酸盐制品一一混凝土、砂浆及硅酸盐制品植物材料一一木材、竹材等沥青材料 石油沥青、煤沥青、沥青制品等高分子材料一一塑料、涂料、胶黏剂、合成橡胶、合成树脂等r 无机非金属材料与有机材料复合一一玻璃纤维增强塑料、 沥青混合料等 金属材料与无机非金属材料复合一一钢筋混凝土、钢纤维混凝土、夹丝玻璃 等-金属材料与有机材料复合一一如轻质金属夹芯板图0.1 土木工程材料的分类2. 按使用功能分类根据土木工程材料在建筑物中的部位或使用性能，大体可分为建筑结构材料、墙体材料、 建筑功能材料三大类。
3. 按材料来源分类根据材料来源，可分为天然材料与人造材料。
而人造材料又可按冶金、窑业（水泥、玻璃、 陶瓷等）、石油化工等材料制造部门来分类。
一般把各种分类方法经适当组合后对材料种类进行划分。
如装饰砂浆、沥青防水材料等。
、土木工程材料在土建工程中的地位土木工程材料在土木建筑工程中有着举足轻重的地位。
首先，土木工程材料是一切土木工程的物质基础。
第二，土木工程材料与建筑、结构和施工之间存在着相互依存、相互促进的密切关系。
第三，建筑物和构筑物的功能和使用寿命在很大程度上由土木工程材料的性能决定。
第四，土建工程的质量，主要取决于材料的质量控制。
最后，建筑物和构筑物的可靠度评价，相当程度地依存于材料的可靠度评价。
「金属材料｛<非金属材料土木工程材料〈有机材料复合材料聚合物水泥混凝土、三、土木工程材料的发展趋势遵循可持续发展战略，土木工程材料的发展趋势表现为：（1 ）高性能化（2 ）高耐久性（3 ）多功能化（4 ）绿色环保（5）智能化另外，主产品和配套产品应同步发展，并解决好利益平衡关系。
同时，为满足现代土木工程结构性能和施工技术的要求，材料的应用应向着工业化方向发展。
四、土木工程材料的检验方法及标准化1. 土木工程材料的质量检验方法通常可采用实验室内原材料性能检验、实验室内模拟结构鉴定及现场鉴定等方法。
本课程主要着重介绍实验室内材料性能的检验，包括下列内容：⑴物理性能检验⑵力学性能检验⑶材料与水有关的性能检验2. 土木工程材料的标准化土木工程材料涉及的标准主要包括两类。
一是产品标准。
其内容主要包括：产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、应用技术规程等；二是工程建设标准。
其内容有土木工程材料选用有关的标准，有各种结构设计规范、施工及验收规范等。
目前，我国常用的标准按适用领域和有效范围，分为四级。
⑴国家标准分强制性标准（代号为GE）和推荐性标准（代号GB/T）。
⑵行业标准某些行业标准代号见表0.1。
⑶地方标准（代号DE）⑷企业标准（代号QB有关工程建设方面的技术标准的代号，应在部门代号后加J。
地方标准或企业标准所制定的技术要求应高于类似（或相关）产品的国家标准。
标准一般由标准名称、部门代号（以汉语拼音字母表示）、标准编号和颁发年份等来表示。
例如，1992年制定的建材行业推荐性479号建筑石灰的标准为：《建筑石灰》（JC/T 479-92 ）。
五、课程学习的目的和要求1.课程学习的目的与主要内容土木工程材料课程是针对土木工程、工程管理、水利水电等专业开设的专业技术基础课。
通过学习，使学生掌握材料的基本理论和基础知识，为后续专业课程的学习及以后从事土木工程正确选用材料打下良好的基础。
本教材重点介绍了当前土木工程常用的材料，如水泥、石灰、混凝土、钢材、沥青材料等，并简要介绍了建筑功能材料。
对于各类材料，除重点介绍了技术性质外，对材料的生产、组成、结构与构造、技术标准也做了简要介绍，另外还简要介绍了检测这些技术性能指标的试验方法。
2•课程的理论课学习任务学习时，可把相关内容分成三个层次：第一层次是土木工程材料基础理论知识。
所谓基础理论知识是指每类材料的生产工艺，材料的组成、结构、构造，该部分要重点领会其对材料性能的影响；第二层次是土木工程材料的基本性质。
这一层次要求学生重点掌握，在了解基本概念的基础上，要能运用已有的理论知识对基本性质的改善进行分析。
并能够结合工程实际，正确选用材料。
对于现场制作的材料，要能根据材料性能要求设计计算材料配比；第三层次为土木工程材料质量检验的内容，需要结合试验理解基本技术性质要求的意义。
3•课程的实验课学习任务实验是课程的重要教学环节。
通过实验可验证所学的基础理论，增加感性认识，加深对理论知识的理解，熟悉试验鉴定、检验和评定材料质量的方法，掌握一定的试验技能，这对培养学生分析与判断问题的能力、试验工作能力以及严谨的科学态度十分有益，也为今后从事既有材料的改性、新材料的研制以及材料方面的科学研究奠定基础。
第1章土木工程材料的基本性质1.1材料的组成、结构与构造及其对材料性质的影响1.1.1 材料的组成材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相组成。
它不仅影响材料的化学稳定性，而且也是决定材料物理及力学性质的重要因素。
(1)化学组成(2)矿物组成(3)相组成：材料具有相同物理、化学性质的均匀部分称为相1.1.2 材料的结构材料的结构对材料的性质有重要影响。
材料的结构一般分为宏观、细观和微观三个层次。
(1)宏观结构土木工程材料的宏观结构是指肉眼可以看到或借助放大镜可观察到的(毫米级)粗大组织。
其尺寸在10-3m级以上。
a)散粒结构-----空隙率主要取决于颗粒级配b)聚集结构c)多孔结构特点：强度和硬度咼，吸水性小，抗渗性和抗冻性较好，耐磨性较好,d)致密结构-----保温隔热性差e)纤维结构-----纵向较紧密，横向较疏松f)层状结构(2) 细观结构细观结构(原称亚微观结构)是指用光学显微镜可以观察到的微米级的组织结构。
其尺寸范围在10-3〜10-6m包括：①晶相种类、形状、颗料大小及其分布情况；②玻璃相的含量及分布；③气孔数量、形状及分布。
（3）微观结构微观结构是指借助电子显微镜或X射线，可以观察到的材料的原子、分子级的结构，微观结构的尺寸范围在10-6〜10-10m材料微观结构可分为晶体、玻璃体、胶体三种形式。
①晶体晶体是内部质点（原子、离子、分子）在空间上按特定的规则呈周期性排列时所形成的结构。
②玻璃体将熔融物质迅速冷却（急冷），使其内部质点来不及按规则排列就凝固，这时形成的物质结构即为玻璃体，又称为无定形体或非晶体。
③胶体物质以极其微小的颗粒（粒径为10-7〜10-9 m）分散在连续相介质中形成的结构,称为胶体。
1.1.3材料的构造材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。
构造概念与结构概念相比，更强调了相同材料或不同材料的搭配组合关系。
1.1.4材料中的孔隙与材料性质的关系（1）孔隙的分类按孔隙的大小，可将孔隙分为微小孔隙、细小孔隙（毛细孔）、粗大孔隙等。
对于无机非金属材料，孔径小于20nm的微小孔隙，水或有害气体难以侵入，可视为无害孔。
按孔隙形状可将孔隙分为球形孔隙、片状孔隙（即裂纹）、管状孔隙、墨水瓶状孔隙、带尖角的孔隙等。
片状孔隙、管状孔隙、带尖角的孔隙对材料性质的影响较大。
按常压下水能否进入到孔隙中，将常压水可以进入的孔隙称为开口孔隙，而将常压水不能进入的孔隙称为闭口孔隙。
另外，开口孔中有些孔不仅与外界相通，而且彼此贯通，称为连通孔。
（2）孔隙对材料性质的影响一般情况下，材料孔隙率越大，则材料的表观密度、堆积密度、强度均越小，耐磨性、抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性、耐水性及其他耐久性越差，而保温性、吸声性、吸水性与吸湿性等越强。
（3）材料内部孔隙的来源与产生1.2.1材料与质量有关的性质（1）材料的密度、表观密度与堆积密度①密度一True Density材料在绝对密实状态下、单位体积干材料的质量称为材料的密度。
按照（算。
—mV式中：‘一材料的密度，g • cm-3;m —材料在绝对干燥状态下的质量，g；V —材料在绝对密实状态下的体积，cm-3。
②表观密度---Apparent Density 1.1 ）式进行计(1.1)材料在自然状态下， 单位体积材料的质量称为材料的表观密度 （原称容重，道路工程中称为体积密度）。
按照（1.2）式进行计算。
(1.2)式中：;?o —材料的表观密度，g • cm -3或kg • m -3;m —材料在自然状态下的重量， g 或血； V o —材料在自然状态下的体积，cm 3或m 3。
③ 堆积密度---Bulk Density散粒材料（粉状或粒状材料）在堆积状态下，单位体积材料的质量称为材料的堆积密度。
按 照（1.3）式进行计算。
式中：:?0 —散粒材料的堆积密度，kg • m -3；m —散粒材料在堆积状态下的质量，血； V 。
一散粒材料在堆积状态下的体积，m 3。
常用土木工程材料的密度、表观密度和堆积密度如表 1.1所示.（2）材料的孔隙率与密实度 ① 孔隙率材料内部孔隙体积占材料自然状态下体积的百分率称为材料的孔隙率。
按照（ 1.4）式进行计算。
V 孔 v o —V f P o） P=旦 X 100%=——X1OO%= 1-— 100%（1.4）V o V ° i P 丿材料孔隙率的大小直接反映材料的密实程度，孔隙率小，则密实程度高。
② 密实度材料的固体物质体积占自然状态下体积的百分率称为材料的密实度。
密实度反映了材料体积内被固体物质所填充的程度。
按照（1.5）式进行计算：V P oD 100%=-° 100%（1.5）V o密实度与孔隙率之间的关系为： P D =1（3）材料的空隙率与填充率 ① 空隙率散粒材料颗粒之间的空隙体积占材料堆积体积的百分率称为材料的空隙率。
按照（ 1.6）式进行计算：‘ V 空 V /—V o （P ；）P = T 勺00%= 0・ °汉100%= 1"00%（1.6）V o V oIP o 丿V 。
(1.3)空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒相互填充的程度②填充率材料在自然状态下的体积占堆积体积的百分率称为材料的填充率。
填充率反映了材料被颗粒填充的程度。
按照（1.7）式进行计算：D =冷100% 0100% （1.7）V o 订密实度与空隙率之间的关系为：P D =11.2.2材料与水有关的性质（1）材料的亲水性与憎水性材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性；而材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性。
材料被水湿润的程度可以用润湿角B来表示，如图1.3所示。
润湿角越小，说明材料越容易被水湿润。