第6章 土木工程材料

空隙率是指散粒或粉状材料颗粒之间的空隙体积占其自然堆积体 积的百分率。空隙率在配制混凝土时可作为控制混凝土粗、细骨料配 料以及计算混凝土含砂率的依据。
• （二）与水有关的性质
• 1.亲水性与憎水性
•
根据材料被水润湿的程度，可将材料分为亲
水性材料与憎水性材料两大类。
• 2.吸水性
•
使材料体积膨胀，保温性能下降，强度降低，
重，确定材料的堆放空间。
• 3.堆积密度 堆积密度是指散粒状或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的
质量工程中通常采用松散堆积密度，确定颗粒状材料的堆放空间。 • 4.孔隙率
孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率。 • 5.密实度
密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度，也就是固体物质 的体积占总体积的比例。 密实度、孔隙率是从不同角度反映材料的 致密程度，一般工程上常用孔隙率反映材料的致密程度。 • 6.空隙率
品种日益增多。用于屋面、地下工程及其他工程的防水 材料，除常用的沥青类防水材料外，已向高聚合物改性 沥青、橡胶、合成高分子防水材料方向发展，并在工程 应用中取得较好的防水效果。
• 七、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，如轻质高强；易于加工（如锯、 刨、钻等）；有高强的弹性和韧性；能承受 冲击和振动作用；导电和导热性能低；木纹 美丽；装饰性好等。所以在出现众多新型土 木工程材料的今天，木材仍在工程中占有重 要地位。但木材也有缺点，如构造不均匀， 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。不过，这 些缺点经过加工和处理后，可得到很大程度 的改善。
一侧反射声能的大小，目标是反射声能要小。
• （1）常用的吸声材料 • 1)无机材料 包括水泥蛭石板、石膏砂浆 、水泥膨胀珍珠
岩板、水泥砂。
• 2)有机材料 包括软木板、木丝板、木质纤维板等。 • 3)多孔材料 包括泡沫玻璃、泡沫塑料、泡沫水泥、吸声
蜂窝板等。
• 4)纤维材料 包括矿渣棉、玻璃棉、酚醛玻璃纤维板、工 业毛毡等。
•
又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种
施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土性能。和易性是一项
综合技术指标，包括流动性、粘聚性和保水性三个主要方面。
• 2)混凝土强度
•
混凝土强度是混凝土硬化后的主要力学性能，反映混凝土抵抗荷载
的量化能力。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强
的抗渗性好坏有以下两种不同表示方法。
• 6.抗冻性
•
材料在吸水饱和状态下经受多次冻结和融化作用（冻融循环）
而不破坏，同时也不显著降低强度的性质，称为抗冻性。抗冻性
的大小用抗冻等级表示。
• 材料的抗冻等级越高，其抗冻性越好，材料可以经受冻融循环 的次数越多。
• （三）与热有关的性质
• 1.导热性
•
材料传导热量的能力称为导热性。导热性的大小用热导率表
• 五、建筑钢材 • 1.混凝土结构用钢材 • （1)热轧钢筋 • （2)冷轧带肋钢筋 • （3)冷拉低碳钢筋和冷拔低碳钢丝 • （4)热处理钢筋 • （5)预应力钢丝、刻痕钢丝和钢绞线 • 2.钢结构钢材 • （1)钢板 • （2)钢管 • （3)型钢
• 六、沥青、沥青制品与其他防水材料 • 1.沥青、沥青制品 • 沥青材料是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这
•
脆性材料的特点是抗压强度远大于其抗拉强度，受力作用时塑性变形
小，而且破坏时无任何征兆，有突发性，主要适合于承受压力静载荷。
•
韧性是指材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量，产生一定
的变形，而不致破坏的性能，又叫冲击韧度。具有这种性质的材料称为
韧性材料。
•
韧性材料的特点是塑性变形大，受力时产生的抗拉强度接近或高于抗
些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成 的混合物。沥青可分为地沥青（包括天然地沥青和石油 地沥青）和焦油沥青（包括煤沥青、木沥青、页岩沥青 等）。以上这些类型的沥青在土木工程中最常用的主要 是石油沥青和煤沥青两类，其次是天然沥青。
• 2.防水材料 • 随着我国新型建筑防水材料的迅速发展，各类防水材料
材料抵抗因应力作用而引起破坏的能力称为强度。应力是由 于外力或其他因素（如限制收缩、不均匀受热等）作用而产生的。 材料的强度通常以材料在应力作用下失去承载能力时的极限应力 来表示，数值上等于材料受力破坏时单位受力面积上所承受的力。
• （二）弹性与塑性
弹性是指材料在应力作用下产生变形，外力取消后，材料变 形即可消失并能完全恢复原来形状的性质。这种当外力取消后瞬 间即可完全消失的变形，为弹性变形。明显具有弹性变形特征的 材料称为弹性材料。
水泥是典型的水硬性胶凝材料。
• （1)水泥的分类 • 按其矿物组成：硅酸盐系列、铝酸盐系列、硫铝酸盐系列、铁铝Fra Baidu bibliotek盐系
列、氟铝酸盐系列等。
• 按其用途和特性又可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。 • （2)通用水泥 • 1)硅酸盐水泥 • 2)普通硅酸盐水泥 • 3)矿渣硅酸盐水泥 • 4)火山灰质硅酸盐水泥 • 5)粉煤灰硅酸盐水泥 • 6)复合硅酸盐水泥 • 7)石灰石硅酸盐水泥
性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。
• 2.其他混凝土
• （1)纤维增强混凝土（简称FRC) • （2)聚合物混凝土 • （3)碾压混凝土 • （4)防火混凝土 • （5)防辐射混凝土
• 三、建筑砂浆
•
建筑砂浆是由胶凝材料、细骨料和水，有时
也加入适量掺合料和外加剂，混合而成的土木工
程材料，又称为无骨料的混凝土。在建筑施工过
定性良好、电绝缘性优良、消音吸振性良好及富有装饰性。
• 塑料在工业与民用建筑中可作为塑料模板、管材、板材、 门窗、壁纸、地毯、装饰材料、防水及保温材料等；在基 础工程中可用作塑料排水板或隔离层等；在其他工程中可 用作管道、容器、粘结材料或防水材料等，有时也可用作 结构材料，如膜结构。
• 3.吸声隔声材料 • 材料吸声和材料隔声的区别在于，材料的吸声着眼于声源
第六章 土木工程材料
第一节 土木工程材料的一般性质
• （1)物理性质 表示材料物理状态特征及与各种物理过 程有关的性质。
• 如与质量有关的基本物理参数 • 与水有关的若干性质 • 与热有关的性质 • （2)力学性质 指材料在应力作用下，有关抵抗破坏和
变形的能力的性质。包括强度、比强度、弹性、塑性、 韧性及脆性。
抗冻性变差等。
• 3.吸湿性
• 吸湿性的大小与自身的特性（亲水性、孔隙 率和孔隙特征）和周围环境条件有关，气温越低， 相对湿度越大，材料的吸湿性就越大。
• 4.耐水性
•
材料长期在饱和水作用下而不破坏，强度也不显著降低的性
质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数表示。
• 5.抗渗性
•
材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性（不透水性）。材料
度。其中以抗压强度最大，抗拉强度最小。
• 3）混凝土的变形
•
包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变
形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多，在混凝土的内
部易产生化学收缩而引起微细裂缝。
• 4)混凝土耐久性
•
是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强
度和外观完整性的能力。具体而言，混凝土的耐久性包括混凝土的抗冻
• 八、其它材料 • 1.玻璃和陶瓷制品 • 玻璃已广泛地应用于建筑物，它不仅有采光和防护的功能，
而且是良好的吸声、隔热及装饰材料。除建筑行业外，玻 璃还应用于轻工、交通、医药、化工、电子、航天等领域。 常用玻璃材料的品种可分为：平板玻璃、装饰玻璃、安全 玻璃、防辐射玻璃和玻璃砖。
• 2.塑料和塑料制品 • 塑料具有以下一些性质：表观密度小、导热性差、化学稳
• （3）其他水泥 • 1)快硬硅酸盐水泥 • 2)快凝快硬硅酸盐水泥 • 3)白色硅酸盐水泥 • 4)高铝水泥 • 5)膨胀水泥
• 二、混凝土 • 1.普通混凝土 • (1)组成材料 • 1)水泥 • 2)细骨料（砂） • 3)粗骨料 • 4)水 • 5)外加剂
• (2)主要技术性质
• 1)和易性
程中，主要用作砌筑、抹灰、灌缝和粘贴饰面的
材料。建筑砂浆按用途分为砌筑砂浆、普通抹面
砂浆、装饰砂浆、防水砂浆以及防辐射砂浆、绝
热砂浆、吸声砂浆等。按所用胶凝材料可分为水
泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆、聚合物砂浆等。
• 四、墙体材料 • 1.砌墙砖 • （1)烧结砖 • （2)非烧结砖 • 2.砌块 • （1)蒸压加气混凝土砌块 • （2)普通混凝土小型空心砌块 • （3)石膏砌块 • 3.墙用板材 • （1)石膏板材 • （2)水泥类墙用板材 • 1)GRC轻质多孔墙板 • 2)纤维增强水泥平板
压强度，破坏前有明显征兆，主要适合于承受拉力或动载荷。
• 三、材料的耐久性
•
耐久性是指材料在使用过程中抵抗各种自然因素及其他有害物质长
期作用，能长久保持其原有性质的能力。
第二节 常用工程材料
• 一、胶凝材料
• 1.石膏
•
石膏是以硫酸钙CaSO4为主要成分的气硬性胶凝材料，以天
然的二水石膏矿石或含有二水石膏的化学副产品和废渣为原料。
示。材料热导率越小，材料的隔热性能越好。
• 2.热容量
•
材料加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为热容量。
热容量的大小用比热容来表示。材料的热导率和比热容是设计建
筑物围护结构、进行热工计算时的重要参数，选用热导率小、比
热容大的材料可以节约能耗并长时间地保持室内温度的稳定。
• 二、材料的力学性质
• （一）强度
•
主要品种有：建筑石膏、高强石膏、粉刷石膏、高温煅烧石
膏等。
• 2.石灰
• 石灰是将石灰石（主要成分为碳酸钙CaC03）在900～1100℃ 温度下锻烧，生成氧化钙（Ca0)为主要成分的气硬性胶凝材料， 又称生石灰。石灰硬化后强度不高，耐水性差，所以石灰不宜在 潮湿环境中使用，也不宜单独使用。
• 3.水泥 • 水泥是一种粉末状材料，加适当水调制后，经一系列物理、化学作用，
• （3)化学性质 指材料发生化学变化的能力及抵抗化学 腐蚀的稳定性。
• （4)耐久性 指材料在使用过程中能长久保持其原有性 质的能力。
• 一、材料的物理性质 • （一）与质量有关的性质 • 1.密度 • 密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 • 2.表观密度 • 表观密度指材料在自然状态下，单位体积的质量。 • 材料孔隙越多，表观密度越小；。 • 工程上可以利用表观密度推算材料用量，计算构件自
木丝板、蜂窝板。
• 5.装饰材料 • （1)外墙装饰材料 • （2)内墙装饰材料 • （3)地面装饰材料 • （4)顶棚装饰材料
• （2）常用的隔声材料 • 1)隔绝空气声 应选密实的材料，如砖、混凝土、钢板等。 • 2)隔绝固体声 应选弹性衬垫，如毛毡、软木、橡皮等材
料。
• 4.绝热材料
• 绝热材料是保温、隔热材料的总称。一般是指轻 质、疏松、多孔、松散颗粒、纤维状的材料，而 且越是孔隙之间不相连通的，绝热性能就越好。
• （1）无机绝热材料 • 1)纤维状材料 • 2)粒状材料 • 3)多孔材料 • （2）有机绝热材料 • 常用有机绝热材料:泡沫塑料、软木及软木板、
塑性是指材料在应力作用下产生变形，当外力取消后，仍保 持变形后的形状尺寸，且不产生裂纹的性质。这种不随外力撤消 而消失的变形，为塑性变形，或永久变形，明显具有塑性变形特 征的材料称为塑性材料。
• （三）脆性和韧性
•
脆性是指材料在外力作用下直到破坏前无明显塑性变形而发生突然
破坏的性质。具有这种破坏特征的材料称为脆性材料。